El estudio sedimentológico e icnológico de los depósitos de las formaciones Lajas y Lotena (Jurásico Medio) en la Cuenca Neuquina desarrollado en el marco de esta tesis doctoral, permitió realizar reinterpretaciones de los ambientes depositacionales y de su evolución temporo-espacial. Una característica común observada en ambas formaciones es la presencia de depósitos hiperpícnicos, sugiriendo una alta recurrencia de estos procesos en la cuenca. Los depósitos de la Formación Lajas constituyen un sistema de clinoformas progradantes hacia el NNO, integradas por depósitos de offshore-shoreface y deltas asimétricos dominados por oleaje y fluvio-dominados, con descargas hiperpícnicas asociadas. Los rápidos cambios de facies sedimentarias (espaciales y temporales) que muestran los depósitos sugieren la existencia de un importante control tectónico, vinculados a la reactivación de fallas heredadas de los hemigrábenes del Precuyano. El análisis icnológico permitió inferir que las variaciones en la salinidad, turbidez, oxigenación y consistencia del sustrato fueron los principales parámetros de control en las sucesiones deltaicas. Dentro de este contexto los deltas fluvio-dominados son los que presentan el mayor estrés para el desarrollo de las comunidades bentónicas, mientras que los deltas dominados por oleaje son los que presentan la mayor abundancia y diversidad en las asociaciones icnológicas. Sin embargo, el mayor empobrecimiento de estructuras biogénicas se observó en las hiperpicnitas, debido a que presentan las mayores fluctuaciones en la salinidad y en la tasa de sedimentación de todos los ambientes interpretados. Los depósitos analizados de la Formación Lotena están integrados por lóbulos hiperpícnicos acumulados en subambientes de shoreface a plataforma. A diferencia de las hiperpicnitas de la Formación Lajas, estas conforman paquetes de hasta 15m de espesor, principalmente integrados por areniscas masivas con gradación inversa-normal. La bioturbación muestra baja diversidad y abundancia y un pobre escalonamiento, sugiriendo una alta recurrencia de las descargas hiperpícnicas. El análisis de las evidencias palinológicas e icnológicas de esta unidad, permitió reconocer que durante el ingreso de los flujos hiperpícnicos se generan diferentes condiciones dentro de la columna de agua, con un desarrollo normal del plancton en las zonas superiores y una supresión del bentos en las áreas inferiores, donde la alta y fluctuante tasa de sedimentación, la turbidez, y la común recurrencia en las descargas hiperpícnicas constituyeron los principales factores de control para el desarrollo de la comunidad bentónica. Esta tesis presenta por primera vez un modelo depositacional que integra la sedimentología e icnología de los sistemas deltaicos e hiperpícnicos de la Formación Lajas, y de los canales y lóbulos hiperpícnicos de la Formación Lotena. El establecimiento de modelos depositacionales conceptualmente diferentes a los previamente desarrollados para estas unidades, tiene amplias aplicaciones de orden académico y económico. Desde el punto de vista académico permitió determinar cuáles fueron los mecanismos, procesos de sedimentación y las variables introducidas en la masa de agua que habrían controlado la composición de las icnoasociaciones en los diferentes paleoambientes. Desde el punto de vista económico el desarrollo de modelos sedimentarios predictivos en sistemas deltaicos con descargas hiperpícnicas asociadas y de lóbulos hiperpícnicos de plataforma tendrá una indudable importancia para las actividades de prospección de hidrocarburos en la Cuenca Neuquina. / Sedimentologic and ichnologic analyses of the deposits of the Lajas and Lotena formations (Middle Jurassic) allow reinterpreting their depositional environments and their temporo-spatial evolution. A frequent characteristic observed on both formations was the presence of hyperpycnal deposits, suggesting a high recurrence of those processes all over the basin at that time. Deposits from the Lajas Formation consist of a clinoform system prograding to the NNO, which are integrated by offshore-shoreface deposits and asymmetric wave-dominated deltas with associated hyperpycnal discharges. Rapid changes (spatial and temporal) of sedimentary facies on the deposits suggest the existence of an important tectonic control related to fault reactivation inherited from Precuyan half grabens systems. Ichnologic analysis suggests that on these deltaic successions, variations in salinity, turbidity, oxygenation and substrate consistency where the main parameters that controlled the endofauna. Among these deposits, the fluvio-dominated deltas show the greatest stress for the development of the benthic communities, whereas wave-dominated deltas have the highest abundance and diversity of ichnotaxa. Finally, hyperpycnites have the most impoverished trace fossil associations due to mayor fluctuations in salinity and sedimentation rates. The studied deposits of the Lotena Formation are composed of hyperpycnal lobes accumulated from shoreface to shelf environments. Unlike the hyperpycnites of the Lajas Formation, these packages comprise up to 15 m thick of massive inverse-normal graded sandstones. Bioturbation shows low diversity and abundance, and a poor developed tiering, suggesting a high recurrence of the hyperpycnal discharges. Palynologic and ichnologic analyses of this unit suggest that during the hyperpycnal discharges, different conditions were generated within the water column. This produce a normal development of the plankton in the upper areas and suppression of the benthic fauna in the lower parts, where there was a strong control for the development of the benthic communities due to the high and fluctuating sedimentation rates, turbidity and frequency of the hyperpycnal discharges. This thesis presents for the first time a depositional model that integrates both the sedimentology and the ichnology of the deltaic and hyperpycnal systems of the Lajas Formation, and from the channels and hyperpycnal lobes of the Lotena Formation. These depositional models are conceptually different from those previously published, and therefore provide important new data. From an academic point of view this study helped to determinate the main mechanisms, sedimentation processes and variables introduced in the water masses that controlled the composition of the ichnoassemblages in the different environments. From an economic point of view the development of predictive sedimentary models on deltaic systems with associated hyperpycnal discharges and hyperpycnal shelf lobes will be undoubtedly of great importance for hydrocarbon prospection in the Neuquén Basin.

Las manifestaciones de cobre de la Cuenca Neuquina ubicadas en el Dorso de los Chihuidos-DCh- y la Dorsal de Huincul-DH-, corresponden a la clase de depósito de cobre tipo red-bed. Los prospectos estudiados (Grillo, Sapo Sur, Barda González y El Porvenir) están alojados en las areniscas decoloradas dentro de estratos rojos de las formaciones Huincul y Portezuelo (Grupo Neuquén). Durante la diagénesis temprana de las areniscas se formaron: coatings de hematita, caolinita (60°C), crecimientos secundarios de cuarzo (70°C) y albita (≥90°C), analcima y calcita (I) (76°-84°C). El empaquetamiento abierto de las areniscas, la significativa porosidad y la historia de soterramiento (hasta 2000m), indican que la compactación fue moderada. Durante la tectónica andina, en el Terciario, la reactivación de fallas y el desarrollo de chimeneas de gas, permitieron la conexión de reservorios profundos con los niveles someros del Grupo Neuquén, resultando en numerosos episodios de migración de hidrocarburos y salmueras. Las reacciones redox entre las areniscas rojas, las aguas de formación y los hidrocarburos generaron la disolución de clastos y cementos y la liberación de Fe2+ y S que fueron removidos o incorporados en pirita por reducción termoquímica (TSR) (δ34SV-CDT +10,2‰) o biogénica (BSR) (δ34S V-CDT -60,2‰ a +18,2‰) del sulfato, dando lugar a las areniscas blancas. La calcita (II) precipitó de un sistema heterogéneo formado por fluidos acuosos (4,18%-8,68% en peso NaCl eq.) calientes (94°-144°C) y por hidrocarburos. Este carbonato registra una fuente de δ13CV-PDB liviano (hasta -9,97‰) producto de la oxidación de los hidrocarburos. En el frente redox del sistema precipitaron montmorillonita, interestratificado clorita/esmectita ± illita/esmectita, hematita secundaria y vanadio, formando las areniscas grises y marrones. Durante un nuevo pulso de migración de fluidos, las salmueras oxidadas, que probablemente lixiviaron S y Cl de las evaporitas y Cu de las areniscas rojas y del basamento ígneo subyacentes, precipitaron los sulfuros de Cu-Fe en las areniscas blancas, en contacto con los hidrocarburos. En el DCh precipitó pirita y luego calcosina-djurleita (δ34SV-CDT -45,2‰ a -41,7‰) a temperaturas <100ºC por BSR en un sistema abierto, con una fuente ilimitada de azufre y con metano como agente reductor. En la DH, pirita fue reemplazada por bornita y calcopirita (δ34SV-CDT +12,3‰) a temperaturas >100°C consumiendo el azufre removilizado de la pirita (δ34SV-CDT +10,2‰). A temperaturas <100ºC, calcosina-espionkopita (δ34SV-CDT hasta -11,7‰) reemplazaron a pirita y bornita a partir de la mezcla del S más pesado de los sulfuros previos con un S más liviano generado por BSR y también precipitaron in situ a partir del S biogénico. Calcita tardía (III) precipitó en contacto con los sulfuros a bajas temperaturas (hasta 89°C). La composición isotópica de este carbonato (δ13CV-PDB -9‰ a -32‰) sugiere una mayor incorporación del C orgánico por oxidación de los hidrocarburos durante los procesos redox. La yacencia de la mineralización en las areniscas decoloradas y en estructuras discordantes con la roca de caja junto a la estrecha relación de la mineralización con los hidrocarburos, indican su origen epigenético. Esta mineralización, asociada a la migración de fluidos a escala regional, acentúa el rol de los hidrocarburos en las reacciones orgánicasinorgánicas desencadenantes de procesos mineralizantes. / In the Chihuidos High (DCh) and Huincul Ridge (DH), Neuquén Basin, copper mineralization belongs to red-bed type sediment-hosted copper deposits. Grillo, Sapo Sur, Barda González and El Porvenir districts occur within bleached red beds of Huincul and Portezuelo Formations (Neuquén Group). During early diagenesis the following mineral sequence precipitated: hematite coatings, kaolinite (60°C), quartz (70°C) and albite (≥90°C) overgrowths, analcite and calcite (I) (76°-84°C). Open sandstone packaging, significant porosity and burial history (up to 2000m depth) suggest moderate compaction During Andean tectonic deformation, in the Tertiary, reactivation of basement faults and development of gas chimneys, lead to the connection of deep reservoirs with the shallow stratas of the Neuquén Group, resulting in several stages of basinal brine and hydrocarbon migrations. Redox reactions developed among red stratas and related oxidizing-water formations with hydrocarbons, formed the bleached sandstones characterized by detrital and authigenic mineral dissolution, release of Fe2+ and S that were removed or precipitated as pyrite by either thermochemical (TSR) (δ34SV-CDT +10.2‰) or bacteria sulfate reduction (BSR) (δ34SV-CDT -60.2‰ and +18.2‰). Precipitation of calcite (II) from warm (94-144°C) aqueous (4.18% to 8.68% wt. NaCl eq.) fluids and hydrocarbons, record a depleted δ13CV-PDB source (up to -9.97‰) resulted by hydrocarbons oxidation. At the redox front, montmorillonite, interstratified chlorite/smectite ± illite/smectite, secondary hematite, and V precipitated, resulting in the development of the gray and brown sandstones. During a renewed stage of fluid migration, oxidized brines, charged with S and Cl from the underlying evaporites and Cu leached from the underlying red beds and igneous basement, precipitated Cu-Fe sulfides in bleached sandstones at the hydrocarbons interface. At DCh, first precipitated pyrite and then chalcocite-djurleite (δ34SV-CDT -45.2‰ to -41.7‰) at temperatures <100ºC by BSR in an open system with an unlimited source of sulfate and methane as a reductant. At DH, pyrite was replaced by chalcopyrite and bornite (δ34SV-CDT +12.3‰) at temperatures >100°C consuming the S remobilized from the former pyrite (δ34SV-CDT +10.2‰). At <100ºC chalcocite-spionkopite (δ34SV-CDT up to -11.7‰) replaced pyrite-bornite-chalcopyrite and may precipitated from heavier S of previous sulfides and lighter S generated from BSR; chalcocite-spionkopite also precipitated in situ, from the biogenic S. Calcite gangue (III) associated with sulfides formed at low temperatures (up to 89°C). The isotopic composition of this carbonate (δ13CV-PDB -9‰ a -32‰), suggest an increase of organic C related to hydrocarbon oxidation produced during redox processes. Mineralization related to bleached sandstones and hydrocarbons together with the presence of crosscutting mineralized structures, suggest an epigenetic origin for the mineralization. The mineralization, related to basin-wide fluid migration, enhance organicinorganic reactions as a plausible trigger to metals precipitation.

La Formación Vaca Muerta constituye una unidad estrtigráfica compuesta por sedimentitas marinas de grano fino acumuladas durante el lapso Jurásico Tardío-Cretácico Temprano en la Cuenca Neuquina, Argentina. En esta Tesis se presenta un estudio sedimentológico y estratigráfico de la Formación Vaca Muerta surgido de la integración de estudios de afloramiento a escala regional y de detalle, y estudios de subsuelo. Los estudios de afloramiento comprendieron, por un lado, la descripción de 7 secciones estratigráficas del intervalo Tithoniano Temprano-Valanginiano Temprano distribuidas entre el centro-oeste de la provincia de Neuquén y el sur de Mendoza, a partir de las cuales se realizó un análisis estratigráfico secuencial y se elaboró un panel de correlación regional N-S que cubre un área de 340 km. Se reconocieron cinco grupos de secuencias depositacionales (GS1-GS5), las cuales comprenden la evolución de un complejo sistema de plataforma-rampa mixta con quiebre de pendiente que abarca desde facies de interior de cuenca/talud (zona central) hasta depósitos de rampa (zona norte), facies de plataforma mixta y depósitos continentales (zona sur). Las secuencias depositacionales se componen de hemiciclos transgresivos de espesor acotado representados por depósitos fangolíticos con abundante contenido de materia orgánica, compuestos de depósitos carbonáticos y mixtos (silicoclásticos-carbonáticos). Por otro lado, con el objetivo de analizar los procesos de transporte y acumulación de parte de las fangolitas bituminosas que integran la Formación Vaca Muerta, se muestrearon intervalos parcialmente cementados en concreciones carbonáticas presentes en la sección condensada basal en afloramientos ubicados en zonas internas. El estudio detallado de las concreciones (escala mm-um) en cortes macroscópicos pulidos, secciones delgadas y muestras de microscopía electrónica de barrido, permitió documentar procesos de transporte y acumulación a partir de flujos de fango, posiblemente desencadenados en zonas de alta pendiente ubicadas en el margen occidental de la cuenca. El transporte por tracción y en suspensión turbulenta habría dado lugar a la acumulación de capas grabadas con laminación ondulítica. Las evidencias petrográficas indican que los flujos de fango habrían sido efectivos en el retrabajo del fondo marino y la redistribución de sedimentos en zonas internas de la Cuenca Neuquina, y asimismo habrían sido importantes mecanismos para la concentración de materia orgánica en depósitos de fangolitas bituminosas (hasta ≈ 6% COT). Los estudios de subsuelo comprendieron el análisis sedimentológico de 387 m de testigos corona correspondientes a 7 pozos exploratorios de la Formación Vaca Muerta. El análisis descriptivo de facies a escala centimétrica permitió documentar la presencia de un sistema de rampa mixta distalmente profundizada, en donde el transporte de sedimentos hacia zonas internas habría ocurrido principalmente a partir de flujos de fango de distinta naturaleza, los cuales habrían interactuado con procesos de decantación desde plumas hemipelágicas y producción biológica en la columna de agua. El patrón de apilamiento de los depósitos muestra arreglos en parasecuencias de ≈ 0,5 a 3 m de espesor, las cuales se agrupan en sets de parasecuencias progradantes/retrogradantes que definen ciclos de alta frecuencia (10-20 m). / The Vaca Muerta Formation is a fine-grained marine stratigraphic unit accumulated during the late Jurassic-Early Cretaceous in the Neuquén Basin, Argentina. This contribution presents a sedimentological and stratigraphic analysis of Vaca Muerta's shales emerged from the integration of regional and detailed outcro research and subsurface data gathered from the study of different well cores. The fieldwork comprised, on the one hand, the description of 7 stratigraphic sections of the Early Tithonian-Early Valanginian interval widely distributed across the western region of the Neuquén province and southem Mendoza province. The sedimentological and sequence-stratigraphic analysis of the different stratigraphic sections allowed integrating them into a regional N-S oriented correlation panel covering an area of 340 km. Five composite depositional sequences were recognized (GS1-GS5). They represent the evolutionof a complex mixed shelf/ramp depositional system comprising from basinal/slope facies (central area) to ramp (northem area) and mixed-shelf to continental deposits (southern area). Depositional sequences are represented by thin, organic-rich (up tu 10 % TOC), mudstone dominated transgressive cycle, whereas regressive cycles are commonly thicker and mainly composed of organic-lean, carbonate and mixed (carbonate/siliciclastic) facies. On the other hand, aiming at studying the transport and accumulation processes of Vaca Muerta's organic-rich shales hand specimen samples of early-diagenetic carbonate concretions were collected from the organic-rich basal condensed section deposited in basinal settings. Concretion samples were thoroughly examined (mm-um scale) integrating the observation of macroscopic polished samples, thin sections and scanning-electron microscope anlyses. The evidence found inside concretions suggest an origin related to muddy underflows, possibly triggered by slope failures on the western margin of the basin. The bedload and suspended-load transport of mud within these muddy underflows would have resulted in the accumulation of graded event mudstone beds exhibiting ripple lamination. Petrographic analysis demonstrates that muddy underflows would have been important mechanisms for reworking the seafloor and redistributing mud in basinal settings. Furthermore, muddy underflows would have been effective processes for organic matter concentration in organic-rich mudstone strata (up to ≈ 6 % TOC). The subsurface studies comprised the sedimentological analysis of seven well cores of the Vaca Muerta Formation, representing a total core data of 387 m. The descriptive facies analysis at centimeter scale allowed the recognition of a distallly steepened mixed ramp system. Sediment delivery to basinal settings was mainly controlled by muddy underflows triggered by different mechanisms. Deposition from muddy underflows would have interacted with fallour processes from buoyant plumes and marine snow from the water column. The stacking pattern of the studied core deposits shows ≈ 0.5 to 3 m-thick parasequences building up progading/retrograding parasequence sets of high-order depositional (10-20 m thick). / TEXTO PARCIAL en período de teletrabajo

La región septentrional de la faja corrida y plegada del Agrio, en el norte de la Provincia del Neuquén, se destaca por la presencia de estructuras de rumbo predominantemente NNO-SSE, con variable longitud de onda, formadas por la interacción entre estructuras de piel gruesa y piel fina. La integración de datos estructurales de campo e información de líneas sísmicas y pozos permitieron analizar la geometría de las estructuras, calcular los acortamientos tectónicos y finalmente discutir los principales mecanismos que formaron a la faja corrida y plegada del Agrio. A partir de un detallado trabajo de campo se construyó un mapa geológico diferenciándose pliegues de primer orden que involucran al basamento y pliegues de hasta cuarto orden que solamente afectan la cubierta sedimentaria. Se realizaron tres secciones balanceadas O-E en donde se obtuvieron acortamientos de 18% para este sector de la faja corrida y plegada del Agrio. El modelo tectónico propuesto en esta tesis comprende sistemas de corrimientos que involucran rocas de basamento y de la cubierta sedimentaria. Las estructuras de piel gruesa se forman por pliegues por flexión de falla que se insertan principalmente a lo largo de las evaporitas del Jurásico Tardío. De esta manera, se transmite acortamiento hacia el antepaís y se generan pliegues en la cubierta sedimentaria de diferentes órdenes. La Formación Auquilco constituye el nivel de despegue principal de las estructuras de piel fina, y como niveles secundarios se encuentran las formaciones Vaca Muerta, Agrio y el Grupo Bajada del Agrio. Las rocas ígneas de la región se caracterizan por disponerse como cuerpos lacolíticos, diques, filones capa, lavas y brechas volcánicas. Como mecanismos de emplazamiento del magma, se han asociado a retrocorrimientos en estructuras de basamento, sistemas de fracturas e intruyéndose en núcleos de anticlinales y sinclinales. Por lo tanto, el emplazamiento de las rocas ígneas a lo largo de la faja corrida y plegada del Agrio estaría controlado por las estructuras tectónicas. Geoquímicamente, todas las rocas analizadas denotan un carácter de arco ligado a zonas de subducción diferenciándose varios pulsos del magmatismo. El análisis de la evolución cinemática de las estructuras en conjunto con datos geocronológicos de rocas ígneas y secuencias sedimentarias sintectónicas de la región permitió identificar dos eventos de deformación. Un evento de posible edad cretácica tardíaeocena fue registrado en las estructuras de basamento occidentales y sus estructuras de piel fina asociadas. Esta deformación estaría acotada por el emplazamiento de los cuerpos ígneos de la Formación Colipilli a lo largo de estructuras compresivas. Posteriormente, durante el Mioceno medio-tardío se desarrollaron las estructuras del frente del orógeno en conjunto con la reactivación de estructuras previamente formadas evidenciado por depósitos sinorogénicos neógenos. / The northern region of the Agrio fold and thrust belt, in the north of the Neuquén Province, is notable for the presence of predominantly NNW-SSE structures, with variable wavelengths, formed by the interaction between thick and thin-skinned structures. The integration of structural field and seismic and well data in this thesis allowed to analyze the geometry of the structures, calculate the tectonic shortening and finally discuss the main mechanisms that formed the Agrio fold and thrust belt. A geological map was constructed from a detailed field work where the folds are classified into first order structures that involve the basement and in folds of up to fourth order that affect the sedimentary cover. Three W-E balanced sections were constructed and shortenings of 18% were obtained for this sector of the Agrio fold and thrust belt. The tectonic model proposed in this thesis comprises thrust systems involving basement and cover rocks. Thickskinned structures comprise fault bend-folds that are inserted into the Late Jurassic evaporites, and transmit the deformation to the foreland. The Auquilco Formation constitutes the main detachment level of the thin-skinned structures, and as secondary levels are the Vaca Muerta and Agrio formations and the Bajada del Agrio Group. The igneous rocks in the study area form laccolitic bodies, dykes, sills, lava and volcanic breccias. They have been associated with backthrusts in basement structures, fracture systems and intruded in the anticline and syncline core. Thus, the emplacement of the igneous rocks along the Agrio fold and thrust belt would be controlled by the tectonic structures. Geochemically, all the analyzed rocks denote an arc signature linked to subduction zones differentiating several pulses of magmatism. The analysis of the kinematic evolution of the structures in conjunction with geochronological data of igneous rocks and syntectonic sedimentary sequences of the region allowed the identification of two different deformation events. An event of possible late- Eocene Cretaceous age was recorded in the western basement structures and their associated thin-skinned structures. This deformation would be limited by the location of the igneous bodies of the Formation Colipilli along compressive structures. Later, during the Mid-Late Miocene, the structures of the front of the orogen were developed together with the reactivation of previously formed structures evidenced by neogene sinorogenic deposits.