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PROGRAMA DE POSGRADO EN CIENCIAS DE LA TIERRA ANÁLISIS DE MICROFACIES Y DINÁMICA PALEOAMBIENTAL DEL LAPSO BARREMIANO- ALBIANO EN EL ESTE DEL ESTADO DE DURANGO T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE: MAESTRO EN CIENCIAS DE LA TIERRA P R E S E N T A FERNANDO NÚÑEZ USECHE MÉXICO D. F. ENERO DE 2011 JURADO EXAMINADOR 1) Dr. Ricardo Barragán Manzo (Tutor) 2) Dra. Elena Centeno García 3) Dr. Martín Guerrero Suastegui 4) Dr. José Luis Sánchez Zavala 5) Dr. Juan Araujo Mendieta UN UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Para ti Madre: Mujer guerrera que en la batalla de la vida le has dado la victoria a tus hijos ANÁLISIS DE MICROFACIES Y DINÁMICA PALEOAMBIENTAL DEL LAPSO BARREMIANO-ALBIANO EN EL ESTE DEL ESTADO DE DURANGO Por: Fernando Núñez Useche T E S I S "Se dedican a trepar colinas y bajar valles, golpeando y rompiendo piedras con unos martillos como los de los peones camineros, para descubrir cómo se hizo el mundo" Walter Scott -Porque el camino de mi vida y de la formación académica que hasta éste instante me ha llevado, se ha moldeado en cada una de estas tierras- AGRADECIMIENTOS Agradezco a toda la gente que conforma el Instituto de Geología, a CONACyT por la beca que me otorgó y al proyecto PAPIIT cuyo apoyo económico fue indispensable en el desarrollo de este trabajo. Para Ricardo Barragán no hay palabras suficientes que me permitan expresarle mi gratitud. Su confianza y apoyo académico y personal son en gran parte lo que me permiten terminar con éxito esta fase de mi formación profesional. Al técnico Marcos Argaes por su valiosa colaboración durante el trabajo de campo. A la técnica Leonora Martín Medrano de la Facultad de Ciencias, quien facilitó el equipo y me enseño su uso para la realización de las láminas delgadas. Mi gratitud a los doctores Consuelo Macías Romo y José Luis Sánchez Zavala por haberme confiado los equipos necesarios para el estudio petrográfico y la toma de fotografía de las láminas delgadas. Gracias Dra. Carmen Rosales por su desinteresada ayuda en la determinación micropaleontológica. Gracias a los miembros del jurado examinador por los acertados comentarios que enriquecieron y mejoraron la calidad de este trabajo. "El Mundo está en las manos de aquellos que tienen el coraje de soñar y correr el riesgo de vivir sus sueños" (Paulo Coelho), y hace siete años yo decidí correr ese riesgo. Al término de esta etapa quiero agradecer la valentía que me ha permitido conocer el mundo; reconocer el esfuerzo y apoyo de mi Madre y hermanos, y la presencia de la luz con que mi Padre ilumina cada paso de mi camino. Han sido los mejores años de mi vida, los más fructíferos e inolvidables. A lo largo de mis vivencias siempre he formado una familia integrada por amigos que han hecho de padre, madre y hermanos. Entre muchos, en esta ocasión ustedes ameritan especial mención: Miguel, Fabián, Sandra, Brenda, Alejandro, Tocayo, Rafa, Agata, Dimitris y Gonzalo. ¡Muchas Gracias! CONTENIDO Pág. ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………………………....iv RESUMEN ................................................................................................................................... 1 ABSTRACT ................................................................................................................................. 3 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 5 1.1 TRABAJOS PREVIOS ....................................................................................................... 6 1.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................... 7 1.3 OBJETIVO PRINCIPAL ..................................................................................................... 8 1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................ 8 1.5 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL ÁREA DE ESTUDIO ................................................ 8 1.6 MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................. 9 1.6.1 Trabajo de campo ...................................................................................................... 10 1.6.2. Análisis de microfacies y determinación paleoambiental ........................................... 12 CAPÍTULO II PALEOGEOGRAFÍA Y ESTRATIGRAFÍA DE LA ZONA DE ESTUDIO ............... 14 2.1 PALEOGEOGRAFÍA DEL NORESTE DE MÉXICO DURANTE EL BARREMIANO- ALBIANO ............................................................................................................................... 14 2.1.1 Plataforma Cupido .................................................................................................... 16 2.1.2 Plataforma Coahuila ................................................................................................. 18 2.2 MARCO LITOESTRATIGRÁFICO REGIONAL ................................................................ 19 2.2.1 Formación Cupido .................................................................................................... 20 2.2.2 Formación La Peña ................................................................................................... 21 2.2.3 Formación Aurora ..................................................................................................... 22 2.2.4 Formación Tamaulipas Superior ............................................................................... 23 CAPÍTULO III ESTRATIGRAFÍA: SECCIÓN ―PRESA FRANCISCO ZARCO‖ .......................... 25 3.1 FORMACIÓN CUPIDO .................................................................................................... 25 3.1.1 Litofacies inferior ....................................................................................................... 25 3.1.2 Litofacies superior ..................................................................................................... 27 3.2 FORMACIÓN LA PEÑA .................................................................................................. 28 3.2.1 Litofacies inferior ....................................................................................................... 28 3.2.2 Litofacies superior ..................................................................................................... 28 3.3 FORMACIÓN TAMAULIPAS SUPERIOR ....................................................................... 31 i CAPÍTULO IV ASOCIACIONES DE MICROFACIES ................................................................ 34 4.1 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK1 ..........................................................................35 4.2 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK 2 ......................................................................... 38 4.3 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK3 .......................................................................... 38 4.4 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK4 .......................................................................... 38 4.5 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK5 .......................................................................... 42 4.6 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK6 .......................................................................... 45 4.7 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK7 .......................................................................... 45 4.8 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK8 .......................................................................... 48 4.9 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK9 .......................................................................... 50 4.10 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK10 ...................................................................... 50 4.11 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK11 ...................................................................... 53 4.12 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK12 ...................................................................... 54 4.13 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK13 ...................................................................... 56 4.14 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK14 ...................................................................... 57 4.15 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK15 ...................................................................... 61 4.16 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK16 ...................................................................... 62 4.17 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK17 ...................................................................... 62 4.18 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK18 ...................................................................... 65 4.19 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK19 ...................................................................... 67 4.20 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK20 ...................................................................... 69 4.21 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK21 ...................................................................... 74 4.22 ASOCIACIÓN DE MICROFACIES FZK22 ...................................................................... 77 4.23 CARACTERÍSTICAS DE LOS PEDERNALES DE LA FORMACIÓN LA PEÑA .............. 80 CAPÍTULO V DISCUSIÓN PALEOAMBIENTAL ........................................................................ 85 5.1 SIGNIFICADO AMBIENTAL DE LAS ASOCIACIONES DE MICROFACIES .................... 85 5.1.1 Asociación de microfacies FZK1 ............................................................................... 85 5.1.2 Asociación de microfacies FZK2 ............................................................................... 86 5.1.3 Asociación de microfacies FZK3 ............................................................................... 86 5.1.4 Asociación de microfacies FZK4 ............................................................................... 87 5.1.5 Asociación de microfacies FZK5 ............................................................................... 88 5.1.6 Asociación de microfacies FZK6 ............................................................................... 88 5.1.7 Asociación de microfacies FZK7 ............................................................................... 89 ii 5.1.8 Asociación de microfacies FZK8 ............................................................................... 90 5.1.9 Asociaciones de microfacies FZK9 y FZK10 ............................................................. 90 5.1.10 Asociación de microfacies FZK11 ........................................................................... 91 5.1.11 Asociación de microfacies FZK12 ........................................................................... 92 5.1.12 Asociación de microfacies FZK13 ........................................................................... 92 5.1.13 Asociación de microfacies FZK14 ........................................................................... 93 5.1.14 Asociación de microfacies FZK15 ........................................................................... 94 5.1.15 Asociación de microfacies FZK16 ............................................................................ 95 5.1.16 Asociación de microfacies FZK17 ........................................................................... 95 5.1.17 Asociación de microfacies FZK18 ........................................................................... 96 5.1.18 Asociación de microfacies FZK19 ........................................................................... 97 5.1.19 Asociación de microfacies FZK20 ........................................................................... 98 5.1.20 Asociación de microfacies FZK21 ........................................................................... 98 5.1.21 Asociación de microfacies FZK22 ........................................................................... 99 5.2 EVOLUCIÓN PALEOAMBIENTAL .............................................................................. 100 5.2.1 Facies de pre-ahogamiento .................................................................................... 101 5.2.2 Facies de ahogamiento ........................................................................................... 103 5.2.2 Facies de post-ahogamiento ................................................................................... 105 5.3 VARIACIONES EN EL NIVEL RELATIVO DEL MAR ..................................................... 106 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 109 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................... 111 ANEXO UNO. COLUMNA LITOESTRATIGRÁFICA, DE FACIES Y CRONOESTRATIGRÁFICA ..................................................................................................... 120 ANEXO DOS. DETERMINACIONES MICROPALEONTOLÓGICAS DE LA FORMACIÓN TAMAULIPAS SUPERIOR....................................................................................................... 133 iii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Distribución de las plataformas carbonatadas del Barremiano-Aptiano y Aptiano- Albiano en el noreste de México y sur de Texas ......................................................................... 6 Figura 2. Ubicación de la sección estratigráfica estudiada ........................................................... 9 Figura 3. Unidades litoestratigráficas de la sección estudiada ................................................... 10 Figura 4. Condiciones de afloramiento de la sección estratigráfica estudiada ............................ 12 Figura 5. Mapas Paleogegográficos del Cretácico del noreste de Mexico ................................. 19 Figura 6. Interpretación cronoestratigráfica para el lapso Barremiano-Albiano del noreste de México ...................................................................................................................................... 24 Figura 7. Características estratigráficas de la Formación Cupido en la sección estudiada (Parte 1) .................................................................................................................... 26 Figura 8. Características estratigráficas de la Formación Cupido en la sección estudiada (Parte 2) .................................................................................................................... 27 Figura 9. Características estratigráficas de la Formación La Peña en la sección estudiada ....... 29 Figura10. Características estratigráficas de la litofacies inferior de la Formación La Peña en la sección estudiada ..................................................................................................................... 30 Figura 11. Características estratigráficas de la litofacies superior de la Formación La Peña en la sección estudiada. .................................................................................................................... 32 Figura 12. Características estratigráficas de la Formación Tamaulipas Superior en la sección estudiada .................................................................................................................................. 33 Figura 13. Características de la asociación de microfacies FZK1 (Parte 1). ............................... 36 Figura 14. Características de la asociación de microfacies FZK1 (Parte 2) ................................ 37 Figura 15. Características de la asociación de microfacies FZK2 .............................................. 39 Figura 16. Características de la asociación de microfacies FZK3 .............................................. 40 Figura 17. Características de la asociación de microfacies FZK4 (Parte 1) ................................ 41 Figura 18. Características de la asociación de microfacies FZK4 (Parte 2) ................................ 42 Figura 19. Características de la asociación de microfacies FZK5 (Parte 1) ................................ 43 Figura 20. Características de la asociación de microfacies FZK5 (Parte 2) ................................ 44 iv Figura 21. Características de la asociación de microfacies FZK6 (Parte 1) ................................ 46 Figura 22. Características de la asociación de microfacies FZK6 (Parte 2) ................................ 47 Figura 23. Características de la asociación de microfacies FZK7 .............................................. 48 Figura 24. Características de la asociación de microfacies FZK8 .............................................. 49 Figura 25. Características de la asociación de microfacies FZK9 .............................................. 51 Figura 26. Características de la asociación de microfacies FZK10 (Parte 1) .............................. 52 Figura 27. Características de la asociación de microfacies FZK10 (Parte 2) .............................. 53 Figura 28. Características de la asociación de microfacies FZK11 ............................................ 55 Figura 29. Características de la asociación de microfacies FZK12 ............................................ 56 Figura 30. Características de la asociación de microfacies FZK13 (Parte 1) .............................. 58 Figura 31. Características de la asociación de microfacies FZK13 (Parte 2) .............................. 59 Figura 32. Características de la asociación de microfacies FZK14 (Parte 1) .............................. 60 Figura 33. Características de la asociación de microfacies FZK14 (Parte 2) .............................. 61 Figura 34. Características de la asociación de microfacies FZK15 ............................................ 63 Figura 35. Características de la asociación de microfacies FZK16 ............................................ 64 Figura 36. Características de la asociación de microfacies FZK17 (Parte 1) .............................. 66 Figura 37. Características de la asociación de microfacies FZK17 (Parte 2) .............................. 67 Figura 38. Características de la asociación de microfacies FZK18 (Parte 1) .............................. 68 Figura 39. Características de la asociación de microfacies FZK18 (Parte 2) .............................. 69 Figura 40. Características de la asociación de microfacies FZK19 (Parte 1) .............................. 70 Figura 41. Características de la asociación de microfacies FZK19 (Parte 2) .............................. 71 Figura 42. Características generales de la asociación de microfacies FZK20 (Parte 1) ............. 72 Figura 43. Características generales de la asociación de microfacies FZK20 (Parte 2) ............. 73 Figura 44. Características generales de la asociación de microfacies FZK20 (Parte 3) ............. 74 Figura 45. Características de la asociación de microfacies FZK21 en la parte superior de la Formación La Peña (Parte 1) ..................................................................................................... 75 v Figura 46. Características de la asociación de microfacies FZK21 en la parte superior de la Formación La Peña (Parte 2). .................................................................................................... 76 Figura 47. Características de la asociación de microfacies FZK21 en la Formación Tamaulipas Superior (Parte 1) ...................................................................................................................... 78 Figura 48. Características de la asociación de microfacies FZK21 en la Formación Tamaulipas Superior (Parte 2) ...................................................................................................................... 79 Figura 49. Características de la asociación de microfacies FZK22 (Parte 1) .............................. 80 Figura 50. Características de la asociación de microfacies FZK22 (Parte 2) .............................. 81 Figura 51. Características de los pedernales de la Formación La Peña (Parte 1) ...................... 82 Figura 52. Características de los pedernales de la Formación La Peña (Parte 2) ...................... 84 Figura 53. Curva de variaciones del nivel del mar. ................................................................. 108 vi Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 1 RESUMEN El entorno paleogeográfico del Cretácico Temprano del norte de México se caracterizó por el predominio de plataformas carbonatadas formadas alrededor del bloque de Coahuila. La Formación Cupido representa el desarrollo de una de estas plataformas carbonatadas durante la transición Barremiano-Aptiano y cuya inundación ocurrió durante el término del Aptiano temprano. Este evento está registrado en la unidad ―Cupidito‖ localizada en el techo de la Formación Cupido. La desaparición de esta plataforma fue sucedida por el depósito de calizas pelágicas y lutitas de la Formación La Peña durante el Aptiano medio y casi la totalidad del Aptiano tardío. Alrededor del límite Aptiano-Albiano ocurrió una segunda fase de desarrollo de plataforma carbonatada, cuyos depósitos de aguas profundas corresponden a las facies de la Formación Tamaulipas Superior. Aunque los esquemas paleogeográficos presentan buen nivel de certidumbre para el área de Monterrey-Saltillo y la Sierra de Parras, aún se desconocen muchos aspectos del vasto interior de esta plataforma o de su conformación en regiones ubicadas directamente al sur del bloque de Coahuila. El análisis detallado de microfacies de una sección estratigráfica que contiene las unidades litoestratigráficas mencionadas anteriormente y localizada en el este de Durango (a la entrada de la Presa Francisco Zarco) permitió el reconocimiento de las asociaciones de microfacies y la interpretación de las condiciones ambientales que se deducen de cada una de ellas. En total se reconocieron veintidós asociaciones que corresponden a un transecto completo desde las partes más someras de la plataforma hasta la cuenca profunda. La Formación Cupido comprende las asociaciones FZK1 - FZK12 y FZK13 - FZK16. El primer grupo representa facies lagunares someras submareales y subordinadamente intermareales y supramareales, en algunas de las cuales se reconoce un importante aporte microbial y ruido autogénico relacionado con posibles tormentas o eventos instantáneos. Las últimas facies correspondena los depósitos de barras de arenas y de la zona ante-arrecifal. En la Formación La Peña se identificaron facies de la zona superior a media del talud (FZK17-FZK19) intercaladas con facies de material transportado de regiones más someras de la plataforma (FZK18). Las asociaciones de microfacies del techo de la Formación La Peña y aquellas de la Formación Tamaulipas Superior son propias de ambientes marinos abiertos relativamente profundos (FZK20-FZK22). A partir de los rasgos de las asociaciones se discriminaron las facies relacionadas con cada etapa del ahogamiento de la plataforma. La destrucción de las barras arenosas que Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 2 restringieron el interior de la plataforma (facies de pre-ahogamiento) causó la re-elaboración de los sedimentos lagunares. El aumento de crinoideos y la mezcla de biota lagunar y de condiciones marinas abiertas caracterizan las facies de ahogamiento al término del depósito de la Formación Cupido. Las asociaciones de microfacies a la base de la Formación La Peña denotan el ahogamiento definitivo de la plataforma y se registra en ellas el estrés ambiental provocado por un sistema de corrientes de surgencia, que no debe desestimarse como causa secundaria de la desaparición de este elemento paleogeográfico. Las facies de post- ahogamiento son facies pelágicas depositadas en una zona con circulación libre al océano abierto y variaciones significativas en el contenido de oxigeno en la interfase sedimento-agua. El registro de facies lagunares y de barras arenosas en la sección estratigráfica estudiada llena un importante vacío en la paleogeografía de la plataforma Cupido y supone una posición más meridional para el margen de la plataforma o incluso una distribución más compleja de este borde. Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 3 ABSTRACT The paleogeography of Lower Cretaceous of northern Mexico is characterized by the predominance of carbonate platforms developed around the Coahuila Block. The Cupido Formation represents the development of one of these carbonate platforms during the Barremian-Aptian transition. The drowning of this platform occurred at the end of the Aptian and is recorded in the ―Cupidito‖ unit forming the upper part of Cupido Formation. The demise of this platform was followed by the deposition of pelagic limestones and shales during the middle to almost all throughout late Aptian and is recorded in the La Peña Fomation. A second major carbonate platform development took place near the Aptian-Albian boundary whose deep water environment facies are recorded in the Tamaulipas Superior Formation. The paleogeographic knowledge of the Monterrey-Saltillo and the Sierra de Parras area contrasts with the scarce studies about the vast Cupido platform interior and its configuration into the southern parts of the Coahuila block. The detailed microfacies analysis on a stratigraphic sequence constituted by the aforementioned lithostratigraphic units and located in eastern Durango (at the entrance of the Francisco Zarco Dam) allowed the recognition of several microfacies associations and their environmental interpretation. Twenty-two associations corresponding to a complete shallow platform-to-basin transect were defined. The Cupido Formation includes two different groups of microfacies associations: FZK1 to FZK12 and FZK13 to FZK16. The former represents subtidal and subordinated intertidal and supratidal shallow lagoonal environment. In these facies an important microbial contribution and an autogenic environmental noise related with possible storms or instantenous events are recognized. The latter corresponds to sand bars and fore-reef deposits. The facies of the La Peña Formation were deposited on the upper to middle part of slope (FZK17 to FZK19), and they are intercalated with facies containing shallow platform transported material (FZK18). The microfacies association at the top of the La Peña Formation and those belonging to the Tamaulipas Superior Formation are typical of open marine and relatively deep- water conditions. These facies have been divided according to their relation with the different phases of the Cupido platform drowning. The drowning phase began with the destruction of sand bars that restricted the platform interior (pre-drowning facies) and caused the reworking of lagoonal sediments. An increase in the crinoid content and a mixture of lagoonal and open marine biota are characteristics of the drowning facies at the end of the Cupido Formation deposition. The Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 4 facies at the base of the La Peña Formation recorded the definitive drowning of the platform and the environmental stress caused by upwelling system. The importance of this environmental stress should not be underestimated as secondary drowning cause. Post-drowning facies are represented by pelagic facies deposited in open marine environment with significative oxygen variations in the water-sediment interface. The record of lagoonal and sand bars facies in the studied section sheds new lights to the understanding of the Cupido Platform paleogeography and suggests a southern position for the platform edge or even a more complex distribution. Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 5 Las plataformas carbonatadas no solo son el hogar de varios de los ecosistemas biológicos más complejos del planeta, sino que también constituyen ambientes sedimentarios, que a lo largo de la evolución geológica han fungido como fábricas productoras de carbonatos, en las que diversos procesos ambientales y geológicos son los encargados de la distribución. El estudio de su registro sedimentario ofrece valiosa información sobre los cambios faunísticos, climáticos, ambientales y diagenéticos. De particular interés resultan aquellos datos que ofrecen información sobre las variaciones eustáticas del nivel de mar e indicios relativos sobre la génesis y destrucción de estas entidades paleogeográficas. Durante el Cretácico se desarrollaron extensas plataformas en la región del Tethys asociadas a una amplia variedad de ambientes tectónicos y climáticos. En la provincia del Caribe, estas plataformas cretácicas bordearon altos paleogeográficos en los márgenes del naciente Golfo de México y formaron una de las cadenas arrecifales más largas y de mayor duración en la historia. Las plataformas correspondientes al Cretácico Temprano del noreste de México y sur de Texas (Figura 1) están ampliamente representadas en diversas unidades litoestratigráficas y algunas constituyen importantes reservorios de petróleo en el este de México. Aunque están relacionadas genéticamente entre sí, las diferencias estructurales y sedimentarias son consecuencia de la evolución particular de cada una, la cual finalizó con el ahogamiento generalizado como resultado de un evento transgresivo regional. La presente investigación es la tesis presentada por el autor en opción al título de Maestro en Ciencias de La Tierra y constituye una importante contribución al conocimiento de una de las plataformas cretácicas del noreste de México, en regiones donde ha sido poco estudiada: la plataforma Cupido. El estudio de los paquetes sedimentarios vinculados con su ahogamiento aporta además valiosa información para la comprensión de los eventos regionales y la paleogeografía de esta zona del país durante el lapso Barremiano-Albiano. Las bases del proyecto de esta investigación y los fundamentos teóricos en los que se apoya son presentados en lossiguientes epígrafes del presente capítulo. Adicionalmente, cuatro secciones más componen este documento. Un breve esbozo de los trabajos más importantes sobre la paleogeografía y litoestratigrafía del noreste de México en el lapso de tiempo de interés CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 6 aparece en el segundo capítulo. En los capítulos tres a cinco se incluyen los resultados más relevantes, así como una disertación de sus implicaciones paleoambientales y paleogeográficas. Figura 1. Distribución de las plataformas carbonatadas del Barremiano-Aptiano y Aptiano-Albiano en el noreste de México y sur de Texas. Tomado de Lehmann et al., 1999. 1.1 TRABAJOS PREVIOS Las plataformas cretácicas del sur de Texas y las del centro-este de México han sido extensamente estudiadas debido a su potencial económico como reservorios de hidrocarburos; sin embargo, aún se desconocen muchos aspectos relacionados con las plataformas del noreste de México. Aunque los estudios regionales de esta zona del país comenzaron hacia finales de la primera década del siglo pasado (Burrows, 1909; 1910; Böse, 1921), fueron investigaciones posteriores las que realizaron el mapeo correspondiente y establecieron la nomenclatura estratigráfica formal de esta región (Imlay, 1936; 1937; Kellum et al., 1936; Humphrey, 1949). Numerosos Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 7 trabajos realizados en la Sierra Madre Oriental y en las sierras montañosas del norte construyeron el esquema estratigráfico de la zona (De Cserna, 1956; Conklin y Moore, 1977; Wilson y Pialli, 1977, Wilson et al., 1984; Cantú-Chapa et al., 1985; Tinker, 1982; Goldhammer et al., 1991; Longoria y Monreal, 1991; Wilson y Ward, 1993; entre otros). Las investigaciones de Goldhammer et al. (1991) y Goldhammer (1999) en el área de Monterrey-Saltillo y los estudios de Lehmann et al. (1998; 1999; 2000) al norte de la Cuenca de Parras mejoraron el esquema cronoestratigráfico del Cretácico en el noreste de México. Estos trabajos se enfocaron en la comprensión de las características morfológicas y estructurales de las plataformas cretácicas y en la confección de modelos deposicionales acordes con las variaciones litológicas y faciales. También arrojaron importantes resultados sobre el origen y los rasgos de la ciclicidad estratigráfica de las unidades litoestratigráficas que representan estas plataformas. Araujo y Martínez (1981) estudiaron la mitad inferior de la sección estratigráfica de este estudio. Aunque su investigación no tuvo un carácter detallado, las microfacies determinadas les permitieron sugerir el ambiente de depósito general de este paquete rocoso. En esa misma porción de la sección estratigráfica, Barragán (2001) y Barragán-Manzo y Díaz-Otero (2004) realizaron un análisis bioestratigráfico y microfacial con el objetivo de tener mayor control cronoestratigráfico y de reconocer en detalle la historia de la dinámica deposicional. 1.2 JUSTIFICACIÓN La mayoría de los trabajos paleogeográficos y litoestratigráficos relacionados con el desarrollo y ahogamiento de las plataformas cretácicas en el noreste de México han sido realizados en el área de Monterrey-Saltillo y al norte de la Cuenca de Parras; no obstante, poco se conoce sobre el vasto interior de estas plataformas. La situación paleogeográfica de estas plataformas en el oeste de Coahuila y este de Durango es aún un gran interrogante. Este trabajo busca incrementar los datos existentes sobre las características de la plataforma Cupido en regiones más cercanas al bloque de Coahuila y al sur del mismo, y sobre las unidades sedimentarias que devinieron luego de su ahogamiento. En un segmento de la sección estratigráfica elegida para esta investigación ya se han realizado análisis de microfacies y estudios paleontológicos; no obstante, aún es necesario profundizar en el estudio de los cambios paleoambientales y extender el mismo a niveles superiores de la sección. Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 8 1.3 OBJETIVO PRINCIPAL Determinar e interpretar las variaciones paleoambientales en el lapso Barremiano tardío-Albiano mediante el análisis detallado de microfacies en una sección estratigráfica. Lo anterior permitirá reconstruir las condiciones persistentes durante el depósito de los paquetes sedimentarios que tuvieron lugar antes, durante y despues del ahogamiento de la plataforma Cupido. 1.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS -Realizar la descripción de las características litoestratigráficas de las unidades reconocidas en la sección medida. -Reconocer las microfacies y establecer sus asociaciones genéticas. También se determinarán sus límites dentro de la sección. -Estimar la ubicacion del límite Aptiano-Albiano en la sección estratigráfica con base en el registro de Colomiella recta Bonet. -Construir una columna estratigráfica detallada que incluya atributos litológicos, cronológicos y las asociaciones de microfacies. -Elaborar una curva paleobatimétrica derivada del análisis de microfacies. 1.5 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA DEL ÁREA DE ESTUDIO Según la división político-administrativa, la sección estratigráfica estudiada en este trabajo se localiza en el municipio de Lerdo, Estado de Durango, en el noreste de México. La sección aflora en el flanco oeste de un anticlinal con rumbo NW/SE en el extremo sur de la Sierra del Rosario, en el corte de la carretera de acceso a la Presa Francisco Zarco a los 250 16´ de latitud norte y 1030 46´ de longitud oeste. El final de la sección estratigráfica se sitúa a un costado de la caseta de control del embalse de agua mencionado. El punto de estudio se ubica aproximadamente a 40 km al suroeste de la ciudad de Torreón y 50 km al norte del poblado de Cuencamé de Ceniceros por la carretera libre que conduce hasta la ciudad de Gómez-Palacio (Figura 2). Fisiográficamente la Sierra del Rosario se enmarca dentro de las sierras transversales de la porción más occidental de la Sierra Madre Oriental y forma parte del complejo sedimentario marino de deformación laramídica de esta provincia geológica (Morán-Zenteno, 1994). Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 9 De base a techo, la sección está compuesta por la parte superior de la Formación Cupido, la totalidad de la Formación La Peña y tradicionalmente se ha considerado que en la parte superior se localiza la base de la Formación Aurora (Figura 3). Figura 2. Ubicación de la sección estratigráfica estudiada. 1.6 MATERIALES Y MÉTODOS La determinación de los ambientes de depósito a partir del estudio del contenido micropaleontológico y de los rasgos microfaciales no es una labor fácil, pues en algunos casos no existe un adecuado registro de información que permita inferir conclusiones aceptables. El material de trabajo para el desarrollo de esta tarea es proporcionado por los depósitos sedimentarios que se han conservado a lo largo de la historia geológica. Las condiciones ambientales establecen en gran medida los rasgos petrográficos, paleontológicos y estratigráficos de los paquetes rocosos, por lo que el análisis detallado de microfacies es uno de los métodos más útiles en la determinación de estas características y sus variaciones. Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 10 Figura 3. Unidades litoestratigráficas de la sección estudiada. En esta sección se hace mención de los fundamentos teóricos y técnicas empleadas en la investigación durante la etapa de trabajo de campo y el análisis de microfacies. Aunque no se incluye la descripción de la preparación de las láminas delgadas, la mayoría fueron realizadas por el autor. 1.6.1 Trabajode campo: La sección estratigráfica de esta investigación corresponde a una secuencia monoclinal con muy buen grado de exposición y perturbaciones tectónicas de poca consideración para el análisis estratigráfico. El trazado de dos túneles de carretera afecta la columna en sectores diferentes. Las superficies de estratificación raramente están expuestas, pues la sección se presenta en planos relativamente verticales (Figura 4). Durante el trabajo de campo se realizó la medición de cada estrato y se efectuaron cuidadosas descripciones de cada nivel estratigráfico con énfasis en las características texturales, composicionales y rasgos primarios de las rocas. Las observaciones se hicieron según las recomendaciones de Miall (2000) y Flügel (2004) para el registro de datos sedimentológicos en secciones estratigráficas de superficie. El primer nivel examinado se denotó como PFZ 100 y de esta forma los niveles posteriores se marcaron con números consecutivos hasta el nivel final etiquetado como PFZ 622. En total se midieron 265.9 m de sección continua, exceptuando un intervalo cubierto entre los 3.85 y 8.85 m. Formación Cupido Formación La Peña Formación Aurora Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 11 Aunque en las capas del intervalo PFZ 530 - PFZ 564 la secuencia se encuentra plegada, fue posible realizar un control apropiado que evitara la repetición de la descripción, muestreo y por consiguiente de las microfacies. Dentro del segundo túnel no se realizaron trabajos, pues estos se llevaron a cabo en los niveles adyacentes y en correspondencia con la secuencia subyacente. Entre los niveles PFZ 584 y PFZ 585 no es clara la existencia de continuidad estratigráfica, ya que este último se localiza en la parte posterior elevada del túnel. De cualquier forma la pérdida estratigráfica se estima en pocos niveles. Los estratos designados como PFZ 588 y PFZ 589 se encontraban en una posición elevada en el borde del espejo de agua de la presa, por lo que no fue posible el acceso a muestras de los mismos. En todo el espesor de la sección se colectaron 308 muestras no orientadas de caliza. Pese a que no se tomaron muestras de los intervalos de lutita, estos si se consideraron en la asignación numérica anteriormente descrita. En las unidades de la base y techo el muestreo se realizó estrato a estrato, mientras que en el tramo monótono que representa la secuencia de la Formación La Peña, los ejemplares de roca se obtuvieron en lapsos más espaciados y en atención a la presencia de características significativas de las rocas. También se colectaron seis muestras de pedernal de esta formación. La descripción y colecta de muestras de algunos estratos de la Formación Cupido se efectúo como si estos fueran un nivel único. Esta agrupación de estratos disminuyó el tiempo de permanencia en el interior del primer túnel. Las condiciones del afloramiento permitieron el acceso a roca fresca representativa de cada nivel y de tamaño suficiente para su posterior laminación. Para la recolección de las muestras se tuvieron en cuenta los siguientes aspectos: -El espesor del estrato en varias ocasiones determinó el número de muestras tomadas de los niveles. En estratos de espesor medio a muy grueso fue necesario incrementar el número de muestras. -Variaciones en el tipo y abundancia de contenido fósil. -Cambios apreciables en las características texturales y coloración de las rocas. Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 12 Figura 4. Condiciones de afloramiento de la sección estratigráfica estudiada. (1) Inicio del segundo túnel. La presencia de estas estructuras dificultó el muestreo de algunos niveles estratigráficos. (2) Corte vertical característico de la sección estudiada. Las muestras se designaron con el número del nivel correspondiente al que pertenecen. Cuando de un estrato se colectó más de un ejemplar, estos se designaron con el número del nivel acompañado de las letras b, m y t, que hacen referencia a la parte del estrato de donde se obtuvieron (base, mitad y techo). En el caso de estratos muy gruesos, al número del nivel se le añadieron letras del alfabeto en forma consecutiva, siendo la muestra con la letra A la más cercana a la base (ejemplo: 200A, 200B, 200C, 200D, 200E). 1.6.2 Análisis de microfacies y determinación paleoambiental: En el reconocimiento de los componentes petrográficos fueron de gran ayuda los trabajos de Adams (1998), Scholle y Ulmer-Scholle (2003) y Flügel (2004). La especial atención a los componentes paleontológicos y petrográficos, y el estudio de las características texturales según los lineamientos de Dunham (1962) y de Embry y Klovan (1971), permitieron la definición de microfacies para cada muestra. En el estudio de las microfacies se consideró el tipo y tamaño de los granos esqueletales, las asociaciones de organismos, el grado de preservación y fragmentación de los fósiles, la forma y redondez de los granos aloquímicos, y la distribución de los componentes ortoquímicos y su relación genética con los aloquímicos. Los rasgos diagenéticos también fueron considerados como indicadores de procesos y de condiciones de depósito. Las microfacies determinadas fueron agrupadas en asociaciones genéticamente relacionadas por sus características texturales y su contenido aloquímico. El sitio de depósito de cada 1 2 Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 13 paquete sedimentario fue puntualizado dentro de un perfil topográfico marino tradicional en un modelo de plataforma carbonatada bordeada de aguas cálidas y en latitud tropical a partir de las microfacies estándar (MFS) de Flügel (2004) y de los cinturones de facies de Wilson (1975). Las características de cada indicador paleoambiental se determinaron con base en las microfacies descritas y se interpretaron según las definiciones consignadas en el trabajo de Flügel (2004). De esta manera se definió el nivel de energía, la profundidad, las condiciones de oxigenación y luminosidad, la temperatura y la salinidad del sitio de depósito de cada una de las asociaciones de microfacies. Para lo anterior fue importante también el análisis de los datos de campo: texturas, macrofósiles, estructuras sedimentarias, color de la roca y espesores de estratos. Las determinaciones en el nivel de profundidad del ambiente de depósito permitieron la elaboración de la curva de variaciones eustáticas del nivel del mar, que al compararse con curvas regionales del mismo tipo previamente establecidas, proporcionaron datos relevantes de interés paleogeográfico. El límite Barremiano-Aptiano fue previamente establecido en la sección por Barragán-Manzo y Díaz-Otero (2004) con la primera aparición estratigráfica de Palorbitolina cf. lenticularis. En esta investigación el límite Aptiano-Albiano es estimado de forma aproximada con la aparición de Colomiella recta Bonet. Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 14 La conformación geológica del noreste de México es el resultado de una larga y compleja evolución que comenzó en el Pérmico-Triásico con el evento orogénico del cinturón Ouachita- Marathon y culminó con la deformación Laramídica a lo largo del Terciario Temprano (Goldhammer et al., 1991). El rompimiento de Pangea durante el Triásico Tardío-Jurásico Medio trajo como consecuencia la apertura del Golfo de México y el desarrollo de un margen pasivo hasta el Cretácico Tardío. Según Goldhammer (1999), las características geológicas de esta región del país son el resultado de la interacción de dos grandes provincias téctono- estratigráficas diferentes: al este se encuentra la provincia del Golfode México asociada a un margen pasivo y que es responsable de los principales elementos estratigráficos; mientras al oeste, la zona de subducción de la provincia del Pacífico influyó fuertemente en las características estructurales de la región. Aunque la convergencia de múltiples procesos geológicos en un lapso de tiempo tan extenso originó una variada sección estratigráfica y un heterogéneo patrón estructural, la información reflejada en este capítulo únicamente describe los rasgos paleogeográficos y litoestratigráficos del lapso de tiempo de interés para la presente investigación. Las plataformas carbonatadas constituyeron los principales elementos paleogeográficos del noreste de México en el intervalo Barremiano-Albiano. Estas plataformas forman parte del conjunto de plataformas cretácicas, que acorde con Simo et al. (1993), se desarrollaron en la región del Tethys y son las mayores y más extendidas en el registro sedimentario. Contienen además valiosos yacimientos de hidrocarburos para la producción mundial y constituyen importantes reservas (Scott, 1993). 2.1 PALEOGEOGRAFÍA DEL NORESTE DE MÉXICO DURANTE EL BARREMIANO- ALBIANO La interacción de la provincia téctono-estratigráfica del Golfo de México con la de subducción del Pacífico es responsable de los procesos que dieron lugar a los principales elementos tectónicos del noreste del México, mismos que controlaron las condiciones paleogeográficas que existieron en el territorio durante gran parte del Jurásico y Cretácico. La ruptura de Pangea y la subsecuente formación del Golfo de México durante el Triásico Tardío conllevaron a la CAPÍTULO II PALEOGEOGRAFÍA Y ESTRATIGRAFÍA DE LA ZONA DE ESTUDIO Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 15 atenuación del basamento pre-Mesozoico. En conjunto con los extensos bloques levantados y fallados, las cuencas desarrolladas que constituyen el soporte estructural de esta región del país (Wilson, 1990), determinaron el patrón estratigráfico del Jurásico Tardío y Cretácico. En el noreste de la república, el bloque de Coahuila constituye uno de los bloques de basamento formado después de la fase de rift del Mesozoico Temprano (Winker y Buffler, 1988; Wilson, 1990; Wilson y Ward, 1993) y en cuya estratigrafía se registra la existencia de dos arcos magmáticos previos a la transgresión marina del Jurásico Tardío en el noreste de México (Kellum et al., 1936). Este bloque no contiene el registro de las rocas siliciclásticas del rift del Triásico Tardío ni las evaporitas calovianas (González-García, 1976; Padilla-Sánchez, 1986; Wilson, 1990); controló la distribución y el patrón de progradación de las facies carbonatadas (Wilson y Selvius, 1984) y es un elemento paleogeográfico importante en la comprensión de la acción conjunta que tuvieron las dos grandes provincias téctono-estratigráficas, pues constituye aproximadamente el limite entre ellas (Goldhammer, 1999). En la provincia del Pacífico, diferentes fases de extensión en el tras arco (durante el Triásico Tardío-Jurásico Medio) originaron el sector norte del geosinclinal mexicano y la depresión de Chihuahua (Johnson, 1989). Para el Barremiano-Aptiano, esta cuenca y la depresión de Chihuahua formaban un solo depocentro al noreste del bloque de Coahuila (González-García, 1976; González, 1989; Cantú-Chapa, 1976; Tardy, 1977; Cantú-Chapa et al., 1985; Araujo- Mendieta y Arenas Partida, 1986; Moran-Zenteno, 1994), que se encontraba limitado al oeste por el arco magmático Sinaloa. Un patrón complicado de facies y la consecuente nomenclatura litoestratigráfica reflejan la interacción de: 1-el influjo clástico manejado por el arco, 2-la inundación marina y sedimentación carbonatada dirigidas por la apertura del Golfo de México (Goldhammer et al., 1991). Según Goldhammer (1999), la fase de rift del Golfo de México estuvo concluida para el Cretácico Temprano cuando la región sufrió enfriamiento, continua subsidencia tectónica de la corteza generada, y se formaron extensas plataformas carbonatadas en los márgenes de los bloques levantados de basamento. El flanco oeste del Golfo de México durante el Barremiano- Albiano se caracterizó por dos marcados episodios de plataformas carbonatadas. Desde el Barremiano hasta el Aptiano, la disminución del material terrígeno permitió la deposición de los paquetes sedimentarios de la plataforma Cupido alrededor del emergente bloque de Coahuila, en la cuenca de Sabinas (Wilson y Ward, 1993). La profundización durante el Aptiano temprano a medio produjo al retroceso de esta plataforma y la eventual deposición de facies someras Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 16 marinas sobre el bloque de Coahuila. El pico de inundación durante el Aptiano medio a tardío está marcado por la deposición de carbonatos arcillosos y lutitas de la Formación La Peña. La rampa interna de Coahuila de edad albiana y la cresta de la rampa se desarrollaron posteriormente en el techo y alrededor del bloque de Coahuila (Lehmann et al., 1998, 2000) Durante el desarrollo de estas plataformas parecieron existir condiciones de clima árido a semiárido dentro del pico global de efecto invernadero del Cretácico, que presumiblemente provocó altas temperaturas en el agua de los océanos (Barron, 1983). Las plataformas Cupido y Coahuila son contemporáneas con las plataformas Sligo y Comanche en Texas, y las plataformas Valles y Faja de Oro en México (Wilson, 1975). 2.1.1 Plataforma Cupido: El margen de la plataforma Cupido estableció la diferencia entre las facies sedimentarias que componen la secuencia estratigráfica de este dominio (Figura 5.1). Hacia el oriente el margen consistió en un arrecife de rudistas (Conklin y Moore, 1977; Wilson 1981; Wilson y Pialli, 1977; Selvius y Wilson 1985; Goldhammer et al., 1991, Lehmann et al., 1999), pero al sur estaba formado por bancos de grainstones de alta energía y bajo relieve. Los estudios de Lehmann et al. (1998, 1999) han arrojado valiosos datos sobre la paleogeografía y morfología de la plataforma Cupido. Sus trabajos en el norte de la Sierra de Parras reportaron el hallazgo de abundantes peloides y ooides dentro de los bancos de grainstones así como capas subordinadas que contienen rudistas de las familias Caprinidae y Requieniidae. Estos estudios identificaron: 1-packstones masivas de corales y rudistas, 2-grainstones y boundstones con estromatoporoideos y abundante cemento marino, ambas litologías en el margen arrecifal de rudistas que se extiende a través del norte de Monterrey. Lehmann et al. (1998, 1999) proponen que la variabilidad composicional y arquitectónica del borde de la plataforma se debe tal vez a la acción de controles intrínsecos como la orientación de la dirección del viento, de las corrientes marinas y del oleaje. El margen arrecifal al este de la plataforma Cupido estuvo abierto al Golfo de México y sufrió probablemente condiciones de fuerte oleaje y altas tasas de productividad biológica, mientras que los bancos en el margen sur estuvieron orientados perpendicularmente al golfo y pudieron haber sido afectados por corrientes litorales y poca energía de oleaje y viento, lo que resultó en la migración de sur al suroeste de bancos de arena y ausencia general de edificios orgánicos. El rumbo del margen de la plataforma Cupido fue esencialmente paralelo al contorno del bloque de Coahuila, lo que claramente subraya la influencia de este rasgo morfológico en el control de las facies de Cupido (Wilson, 1981; Wilson y Selvius, 1984, Wilson y Ward, 1993). Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 17 Este margen bordeó las costas del Golfo de México desde el sur de Louisiana a través de Texas (Formación Sligo) y hacia el sur másallá de Monterrey a lo largo del frente norte de la Sierra de Parras (Wilson, 1990; Wilson y Ward, 1993). El cambio abrupto de dirección del margen de la plataforma en dirección al oeste en el extremo sureste del bloque de Coahuila parece ser en parte el resultado de la orogenia Laramídica (Wilson y Ward, 1993). En el interior de una extensa laguna se depositaron de forma cíclica las secuencias perimareales de la Formación Cupido, mientras que calizas hemipelágicas tipo mudstone de la Formación Tamaulipas Inferior fueron depositadas en aguas profundas alrededor de la plataforma (Lehmann et al., 1999, 2000). El interior de esta plataforma parece no haber sido homogéneo, pues una paleotopografía reflejada en altos deposicionales persistió en forma de bancos de arenas carbonatadas de alta energía (Tinker, 1982). Las unidades litoestratigráficas que conforman la plataforma Cupido crecen estratigráficamente de oeste a este, hecho que según Wilson y Ward (1993) refleja la extensa progradación de esta plataforma hacia la cuenca. Además de la deposición carbonatada, directamente sobre el bloque de Coahuila tuvo lugar la acumulación de las areniscas carbonatadas de la Formación Las Uvas. Esta unidad representa la deposición de línea costera preservada en los bajos toporáficos sobre la irregular superficie del bloque de Coahuila. La fase de inundación de la plataforma ocurrió durante el Aptiano medio a tardío y quedó registrada en la unidad ―Cupidito‖ en el techo de la Formación Cupido. Este evento, al parecer diacrónico (Tinker, 1982), transformó gradualmente el borde de la plataforma, provocó el traslado de la sedimentación en dirección al noroeste sobre el bloque de Coahuila, la desaparición de la plataforma y la transición a la rampa de Coahuila (Lehmann et al., 1999, 2000). Al final de la deposición de la Formación Cupido, la diferencia de relieve entre las zonas de plataforma y cuenca fue menor a 100 m (Tinker, 1982; Selvius, 1982). Este pulso transgresivo coincide con el episodio de mayor desaparición de plataformas someras a través de la región del peri-Tethys (Föllmi et al., 1994) y es conocido informalmente en México como el evento ―Gargas‖. La sucesión sedimentaria de rocas siliciclásticas de grano fino y calizas tipo mudstone de la Formación La Peña es el registro de dicha inundación (Trejo, 1975; Tinker, 1982). Esta formación aparentemente cubrió de forma concordante a la Formación Cupido, preservó el relieve topográfico que había al final de la deposición de esta última (Tinker, 1982) y fue depositada a lo largo de la periferia del Golfo de México. La fuente de sus sedimentos terrígenos y lutíticos probablemente fueron altos distales ubicados al norte y oeste Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 18 (Goldhammer et al., 1991). Según Föllmi (1989), el hallazgo de pequeños y redondeados clastos de fosforita dentro de las lutitas de la Formación La Peña confirman el depósito de esta unidad durante esta fase de ahogamiento. En opinión de Wilson y Ward (1993), la subsidencia tectónica de los márgenes del golfo fue el factor más influyente en el arribo del influjo terrígeno. 2.1.2 Plataforma Coahuila: La plataforma de Coahuila consistió en una rampa homoclinal bordeada cuya cresta es registrada en los paquetes sedimentarios de carbonatos submareales del Albiano de la Formación Aurora (Figura 5.2). La cresta de la rampa se compuso de grainstones submareales con estratificación cruzada que representan un banco de alta energía que aisló el interior de la rampa de condiciones marinas abiertas (Lehmann et al., 1998). Durante el ascenso de nivel del mar, sedimentos carbonatados de aguas someras al sur del margen del bloque de Coahuila progradaron hacia el sur sobre los carbonatos pelágicos y lutitas de las formaciones Cupido y La Peña hasta que se desarrolló un margen de plataforma compuesto de rudistas (Wilson y Ward, 1993). Lehmann et al. (1999) indican que una reducción de 100 km hacia el noroeste del borde de la plataforma Cupido cerca de Monterrey inició esta segunda etapa de desarrollo de plataformas carbonatadas en el noreste de México. Lehmann et al. (1998) sugieren que en el interior de la plataforma se desarrolló una laguna evaporítica en la que se depositaron las evaporitas y carbonatos de la Formación Acatita. Diferentes niveles de restricción para el interior de la plataforma han sido propuestos por estos autores. Para el Albiano medio, la plataforma bordeada fue eventualmente transformada en una rampa homoclinal. En la parte profunda predominaron sedimentos lodosos de baja energía de la Formación Tamaulipas Superior o Taraises. Cantidades subordinadas de peloides, fragmentos de equinodermos y rudistas en esta unidad sugieren transporte de sedimentos desde la plataforma somera. Esta plataforma fue ahogada durante el final del Albiano temprano con la deposición diacrónica de facies turbidíticas y pelágicas de las formaciones Sombreretillo y Cuesta del Cura (Bishop, 1972; Longoria y Monreal, 1991). Según varios autores (Lehmann, 1997; Grôtsch et al., 1993; Vahrenkamp et al., 1993; Sliter 1995), la terminación de la deposición de carbonatos marinos someros sobre el bloque de Coahuila corresponde con el ahogamiento mundial de plataformas carbonatadas en el lapso de tiempo asignable a la Biozona de Rotalipora appenninica. Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 19 Figura 5. Mapas Paleogegográficos del Cretácico del noreste de Mexico. (1) Paleogeografía del Neocomiano-Aptiano temprano. El cinturón arrecifal posiblemente se localizó al sur de la sección de la presa Francisco Zarco. Esta variación es discutida posteriormente en los resultados. (2) Paleogeografía del Albiano-Cenomaniano. Tomado y Modificado de Morán-Zenteno (1994). 2.2 MARCO LITOESTRATIGRÁFICO REGIONAL En el esquema estratigráfico regional de esta porción de México autores como Araujo- Mendieta (1993) tradicionalmente han considerado que la sección estratigráfica de este estudio está constituida por la parte superior de la Formación Cupido, la totalidad de la Formación La Peña y la base de la Formación Aurora, limitadas entre ellas con contactos claramente definidos por cambios litológicos. Sin embargo, el reconocimiento de la Formación Aurora en la parte superior de la sección sugiere una situación paleogeográfica diferente a la esbozada por otros autores (Padilla y Sánchez, 1982; Morán-Zenteno, 1994, ver Figura 6). En la descripción de las unidades litoestratigráficas que se presenta a continuación, además de las formaciones citadas previamente se incluye a la Formación Tamaulipas Superior. La incorporación de esta unidad es imprescindible para la comprensión de los elementos paleogeográficos que se deducen de esta 1 2 Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 20 investigación. En la Figura 6 se aprecia la intepretación de las relaciones temporales entre las unidades estratigráficas del Cretácico Temprano del noreste de México. 2.2.1 Formación Cupido: La localidad tipo de esta formación se ubica en la pared norte del Cañón del Mimbre en la Sierra de Parras, donde Imlay (1937) la describió por primera vez como calizas de color gris claro en estratos delgados, medianos y gruesos con concreciones de pirita y pedernal. Humprey (1949) describe esta formación como capas de calizas delgadas y masivas, calizas dolomíticas y dolomías intercaladas con lutitas, y le adiciona el miembro inferior de la Formación La Peña de Imlay (1936), pues sus características estratigráficas y litológicas son más afines con la Formación Cupido. La formación es homogénea y contiene algunas capas de limolita calcárea (Rogers et al., 1957). La edad asignada por Imlay (1937) abarca desde el Hauteriviano tardío al Barremiano y aunque no existeun consenso sobre su edad, al menos en la sección estratigráfica estudiada, Barragán-Manzo y Díaz-Otero (2004) establecieron el limite Barremiano-Aptiano dentro de la parte superior de esta secuencia. Esta formación tiene un espesor de 700 a 900 m y representa la extensión hacia el suroeste de una plataforma carbonatada que bordeó el Golfo de México siguiendo el cese de la deposición clástica. Se compone de bancos carbonatados de bajo grado que retrogradan sobre la Formación Taraises. Yace de forma concordante sobre la Formación La Casita y/o Taraises y es cubierta concordantemente por lutitas y carbonatos arcillosos de aguas profundas de la Formación La Peña (Tinker, 1982). Según Barragán (2001), el contacto Cupido-La Peña en la sección estratigráfica de la Presa Francisco Zarco esta bien definido por el incremento repentino de componentes terrígenos característico de la Formación La Peña, y microscópicamente es acompañado por la desaparición total de foraminíferos bentónicos y la aparición de foraminíferos planctónicos. Los trabajos más detallados sobre las características litológicas y faciales de la Formación Cupido han sido realizados principalmente en el área de Monterrey-Saltillo (Conklin y Moore, 1977; Wilson y Pialli, 1977; Wilson, 1981; Selvius 1982; Wilson y Selvius, 1984). Estos investigadores concuerdan en dividir el corte litológico de la Formación Cupido es seis litofacies que de base a techo se describen como: 1-mudstones arcillosas pelágicas con estratificación delgada, 2-capas gruesas de wackestones-packstones con abundantes intraclastos y bioclastos, 3-packstones con abundantes rudistas y corales, grainstones y boundstones con estromatoporideos y cemento marino, 4-packstones-grainstones esqueletales con peloides, Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 21 ooides, oncolitos y estratificación cruzada, 5-mudstones-packstones con estratificación delgada, mantos microbiales y evidencia de evaporitas, 6-wackestones-packstones con peloides, foraminíferos, pelecípodos y algas verdes, coloración negra y estratificación. Estas litofacies representan ambientes sedimentarios que varían desde una cuenca profunda (litofacies 1) hasta el interior perimareal de una plataforma (litofacies 5). La litofacies 3 representa el margen de plataforma descrito como una unidad de biostromas, tras el cual se depositaron bancos de arena representados en la litofacies 4. La transición cuenca-plataforma se registra en el ambiente de talud y frente arrecifal reconocido en la litofacies 2. Mientras las litofacies 1 a 5 corresponden a una sucesión de somerización y progradación a gran escala, la litofacies 6 representa una relativa profundización y el inicio de la retrogradación de la plataforma Cupido. La litofacies 6 fue descrita por primera vez en la Sierra del Fraile como una unidad transgresiva bajo las lutitas de la Formación La Peña y se denomina informalmente como facies ―Cupidito‖ (Wilson y Pialli, 1977 y Wilson, 1981). Goldhammer et al. (1991) indican que esta facies representa una rampa carbonatada marina somera de bajo ángulo, cuyos depósitos varían lateralmente de espesor a lo largo del techo de la Formación Cupido. Esta litofacies caracteriza un ambiente lagunar submareal de frente arrecifal y representa un intervalo de profundización continua (Lehmann et al., 2000). Según Eguiluz de Antuñano (2001), la facies Cupidito es el desarrollo gradacional de la parte superior de las facies de barrera-arrecife de la Formación Cupido. 2.2.2 Formación La Peña: Fue definida por Imlay (1936) en su localidad tipo cerca de la Hacienda La Peña en el flanco norte de la Sierra de Taraises. Imlay consideró el Aptiano como la edad de esta formación y la dividió en dos miembros. El miembro inferior constituido por calizas de color gris claro con estratificación gruesa a media y algunas capas de material arcilloso. El miembro superior presenta calizas y lutitas con estratificación delgada y variaciones laterales rápidas de sus espesores. Humphrey (1949) redefinió esta formación en Sierra de Los Muertos y la restringió a la unidad litológicamente distintiva compuesta de margas, calizas arcillosas y lutitas que contienen fauna del Aptiano tardío y se extienden a lo largo del norte de México, es decir, el miembro superior de la definición original de Imlay (1936). En la zonificación de Cantú Chapa (1976) del noreste de México, esta formación se restringe al Aptiano tardío. Aunque Lehmann et al. (1999) la confinan al Aptiano tardío, Barragán y Maurrasse (2008) denotan que esta formación inició su depósito desde finales del Aptiano Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 22 temprano. La Formación La Peña es considerada un excelente indicador estratigráfico puesto que es una de las formaciones más homogéneas en cuanto a su distribución espacial. En el norte y noreste localmente sobreyace a la Formación Cupido y subyace a la Formación Aurora; sin embargo, hacia el oriente y sur cambia a facies mas profundas sobreyaciendo a la Formación Tamaulipas Inferior y subyaciendo a la Formación Tamaulipas Superior. En las zonas centrales de las cuencas circundantes, la Formación La Peña subyace a la formación Cuesta del Cura (Padilla y Sánchez, 1982; Carrillo-Bravo, 1982). Varía en espesor de pocos metros a 200 m dependiendo del relieve deposicional antecedente en el límite Cupido/Tamaulipas Inferior. Lehmann et al. (1999) señalan que en Sierra de Parras la Formación La Peña consta de lutitas y limolitas de color gris oscuro ricas en materia orgánica. Estas lutitas contienen amonites del Aptiano temprano (Dufrenoyia spp.) y clastos de fosforita redondeados de 0.5 cm de diámetro. Delgadas capas intercaladas de mudstones contienen numerosas capas de pedernal, pequeños foraminíferos recristalizados, calciesferas, nanofósiles y radiolarios. Barragán (2001) señala que en el área de estudio el paquete de la Formación La Peña se caracteriza por alternancia de margas y calizas margosas. Hacia la parte superior son comunes los pedernales en cadenas paralelas a la estratificación y lutitas. Este investigador reconoce sub unidades de biocalcilutitas con foraminíferos planctónicos y radiolarios, y biocalcisiltitas con comunes tintínidos y raros foraminíferos planctónicos. 2.2.3 Formación Aurora: Fue definida por Burrows (1910) en Sierra La Aldea en el noreste de Chihuahua como caliza semipura en capas gruesas con abundantes fósiles (rudistas y orbitolínidos) y numerosos nódulos de hierro y pedernal. Según Imlay (1937), muchas capas contienen gran cantidad de rudistas caprínidos y otros pelecípodos, mientras que otras capas cerca del techo contienen concreciones de pedernal de color gris amarillento. Según Lehmann et al. (1999), en las sierras al norte de la cuenca de Parras la Formación Aurora consiste predominantemente en packstones y grainstones masivas con estratificación cruzada, peloides y miliólidos. A lo largo de la sucesión de esta formación, delgadas capas interestratificadas de wackestones bioturbadas con requienidos y ostrácodos forman sutiles alternancias rítmicas con packstones y grainstones peloidales con miliólidos. Estas litofacies han sido interpretadas como el registro de ambientes restringidos submareales someros sobre el bloque de Coahuila. La Formación Aurora demarca la segunda fase de plataforma carbonatada cretácica en el noreste de México (Wilson, 1975; Smith, 1981). Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 23 Por su contenido paleontológico y sus relaciones estratigráficas, a la Formación Aurora se le asigna una edad albiana. Su contacto inferior es concordante con la Formación Cuchillo en la Cuenca de Chihuahua o con la Formación La Peña en la Cuencade Sabinas y el Sector Transversal de la Sierra Madre Oriental. Su contacto superior es concordante con la Formación Benevides en la Cuenca de Chihuahua. El contacto con la Formación Cuesta del Cura se maneja como concordante y en cambio de facies (PEMEX, 1988) y a la vez es probablemente discordante (Goldhammer y Johnson, 2001). Es importante resaltar que en los primeros estudios sobre estratigrafía del noreste de México (Stephenson, 1922; Belt, 1925; Muir, 1936; Imlay, 1937) gran parte de los paquetes rocosos que hoy se conocen como Formación Tamaulipas Superior fueron inicialmente incluidos en la Formación Aurora. En este sentido, Padilla y Sánchez (1982) considera que no es correcto designar como Formación Aurora a las calizas del Albiano-Cenomaniano que afloran en el sector sur de los estados de Coahuila y Nuevo León. 2.2.4 Formación Tamaulipas Superior: Stephenson (1922) reconoció por primera vez esta formación durante los trabajos de exploración petrolera realizados en el Golfo de México. Aunque la definió como los carbonatos del Albiano-Cenomaniano que afloran en la Sierra de Tamaulipas, en la literatura científica el término es usado incialmente en los trabajos de Belt (1925) para describir tanto los carbonatos del Neocomiano como los del Albiano-Cenomaniano en el este de México. Muir (1936) estableció la división de la informal Caliza Tamaulipas en las formaciones Tamaulipas Inferior y Tamaulipas Superior, separándolas por un horizonte de lutitas negras fosilíferas que designó como horizonte Otates. Esta formación consiste en mudstones-wackestones silíceas y pelágicas de color negro con estratificación delgada a gruesa (Ross, 1981). Las calizas pueden presentar color crema a gris oscuro y contener comunes nódulos de pedernal gris y negro. En el área de Monterrey-Saltillo, Padilla y Sánchez (1982) describe esta formación como una caliza poco fosilífera que hacia la base se compone de mudstones grises en capas delgadas a medias, raramente intercaladas con lutitas calcáreas y con frecuentes contactos estilolíticos. Lehmann et al. (1998) describen afloramientos en la parte sur de Sierra de Parras entre Monterrey y Linares y en las montañas al este de Sierra de Pailas. Estos trabajos indican que la formación se compone de una asociación monótona de wackestones y mudstones en capas delgadas a gruesas con frecuentes foraminíferos planctónicos, ostrácodos, calciesferas y nanocónidos, todos depositados como lluvia pelágica. Cantidades subordinadas de equinodermos y fragmentos de rudistas parecen Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 24 ser el resultado de transporte ocasional de sedimentos desde la plataforma. Episodios de interrupción en la sedimentación (firmgrounds y hardgrounds) también han sido obervados en estas facies y se han interpretado como un arreglo cíclico en la alternancia de eventos deposicionales y no deposicionales. Es el equivalente de cuenca de la Formación Aurora. Su posición es concordante entre las formaciones La Peña y Cuesta de Cura (Smith, 1981). Carrillo (1961) propone el Albiano-Cenomaniano como la edad más probable de su paquete rocoso. Su depósito tuvo lugar en el margen sur y este de la plataforma Coahuila en un ambiente marino pelágico de baja energía (Bello, 1978). Las consideraciones realizadas por Ross (1981) indican que la unidad corresponde al depósito de una rampa de aguas profundas en condiciones anaeróbicas y disaeróbicas, y que la presencia hacia el techo de frecuentes fábricas bioturbadas y de conglomerados con clastos de aguas someras parece ser la evidencia de una ligera somerización al final del depósito de la formación. A pesar de las condiciones pelágicas de depósito, López-Ramos (1985) sugiere que existió circulación libre en un mar abierto. Figura 6. Interpretación cronoestratigráfica para el lapso Barremiano-Albiano del noreste de México. El recuadro rojo enmarca a las formaciones que conforman la sección estratigráfica estudiada en esta investigación. Tomado y modificado de Lehmann et al. (1999). Análisis de Microfacies y Dinámica Paleoambiental del lapso Barremiano-Albiano en el este del Estado de Durango 25 La sección estratigráfica estudiada en esta investigación está compuesta por tres unidades litoestratigráficas que de base a techo corresponden a las formaciones Cupido, La Peña y lo que habitualmente se ha considerado como la parte basal de la Formación Aurora. Como parte de los resultados del presente estudio, en este capítulo se realiza una descripción de los principales rasgos sedimentológicos y estratigráficos de los paquetes rocosos que conforman estas unidades. Aunque algunas estructuras geológicas menores afectan ciertos intervalos de la sección estudiada, es posible mantener la continuidad estratigráfica en la mayor parte de ella. Todos los contactos estratigráficos son concordantes, pues no se observaron superficies de discontinuidad que evidenciaran interrupciones en la sedimentación. El control estratigráfico solo se pierde en la unidad superior, entre los niveles PFZ 584 y PFZ 585, a los 239.97 m de sección medida. Para el espesor de los estratos se utilizó la clasificación de Boggs (1995). Las litofacies en que se han dividido las formaciones corresponden a paquetes rocosos discretos con similares características litoestratigráficas. En la columna estratigráfica que se muestra en el apéndice uno aparece detallada toda la información estratigráfica recopilada durante los trabajos de campo. 3.1 FORMACIÓN CUPIDO Esta unidad se extiende 118.76 m desde la base de la sección estratigráfica medida y se caracteriza por estratos de caliza cuyo espesor oscila entre 2.0 cm y 680 cm. Estas rocas presentan color gris oscuro a negro y comunes tonalidades de gris claro a naranja en superficies de intemperismo. Laminación fina paralela o ligeramente ondulada aparece regularmente en los estratos (Figura 7.1), así como estilolitos de baja amplitud (Figura 7.2) que en ocasiones forman sistemas paralelos. Esta formación ha sido dividida en dos litofacies. 3.1.1 Litofacies inferior: Tiene un espesor medido de 59.11 m y está representada por calizas de grano fino y calizas arcillosas en estratos predominantemente gruesos y medios (Figura 7.3). Calizas arenosas se describen eventualmente desde los 16.37 m hasta el techo de este paquete. Ocasionales estratos de lutita color crema y de espesor medio y delgado se intercalan con las rocas carbonatadas. Como litología atípica aparece una capa de espesor medio de material brechoso calcáreo muy intemperizada. Los contactos entre los estratos suelen ser CAPÍTULO III ESTRATIGRAFÍA: SECCIÓN “PRESA FRANCISCO ZARCO” Tesis de Maestría. Fernando Núñez Useche. 2011 26 ondulados o estilolíticos (Figuras 7.4 y 7.5), y limitan capas arcillo-calcáreas hacia la cima y base de los estratos de caliza. La litofacies esta comprendida entre los niveles PFZ 100 y PFZ 188. Figura 7. Características estratigráficas de la Formación Cupido en la sección estudiada (Parte 1). (1) Laminación fina paralela. (2) Estilolito columnar de alta amplitud en el interior de un estrato de caliza. (3) Estratos de caliza de espesor medio y grueso de la unidad inferior de la Formación Cupido. (4) Contacto onduloso. (5) Contactos estilolíticos entre niveles. Fragmentos bioclásticos de pelecípodos recristalizados y acumulados hacia la base y techo de los estratos son un rasgo peculiar de esta litofacies (Figura 8.1). Estos fragmentos han sido reconocidos como ostreidos en los estratos de la base. Fragmentos muy recristalizados son frecuentes entre los 22.4 y 34.4 m (entre los niveles PFZ 138 y PFZ 140). En la parte media y superior aparecen escasos nódulos negros de pedernal de hasta
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