Download IX Congreso Geológico Venezolano Radioactividad como

Radioactividad como complemento en la caracterización geoquímica de la Formación
Querecual, Cuenca Oriental de Venezuela
María del Carmen Gómez1 (*) , Liliana López1, Salvador Lo Mónaco1 y Gastón Escobar21
Instituto de Ciencias de la Tierra. 2Escuela de Química. Facultad de Ciencias. UCV. Apdo 3895, Caracas
1010-A
[email protected]
Resumen
Se presenta por primera vez, el perfil radioactivo de la
Formación Querecual en su localidad tipo y su
relación
con
los
resultados
geoquímicos,
caracterizando de manera más representativa a esta
formación y la estimación de estos parámetros en
intervalos sin información. El estudio establece las
correlaciones entre la concentración de radioactividad
natural y los elementos radioactivos de potasio, uranio
y torio con las concentraciones de carbono orgánico
total (COT), inorgánico (CaCO3) y azufre total (St) en
la localidad tipo de la Formación Querecual y se
relacionaron con los resultados bioestratigráficos de
Truskowski (2006) permitiendo
predecir la
heterogeneidad y calidad de la roca madre de la
formación en otras localizaciones de la cuenca. Dentro
de cada tipo litológico las mayores concentraciones de
COT están representadas por los mayores valores de
rayos gamma (GR) y uranio, confirmando que la
radioactividad es un buen indicador de presencia de
materia orgánica en esta sección. La relación Th/U y
los resultados de azufre total permitieron identificar el
ambiente sulfato-reductor de la formación y sus
niveles de intensidad. El COT original de la
Formación Querecual presenta un promedio ponderado
de 4,69%, con mínimos de 0,01 y máximos de
14,09%. El espesor efectivo de roca madre de la
secuencia estudiada es de 699 metros (93% de la
formación). Las relaciones entre la concentración de
azufre total con el GR, el uranio y el COT son
directamente proporcionales en todas las litofacies, a
excepción de las margas que, en general, son
inversamente proporcionales. Mediante las medidas de
GR total asociados a las concentraciones de COT,
azufre total y fauna se reconocieron las principales
superficies de máxima inundación en la secuencia
estudiada; dos en la parte media y superior del
Turoniense, dos en la parte media y superior del
Coniaciense y uno en la parte inferior del Santoniense.
Abstract
For the first time, it is presented the radioactive log of
Querecual Formation in its type locality, and the
relationships with the geochemical results. The
radioactive characterization of this formation was
completed, and the estimation of the parameters in the
intervals without information was calculated. The
correlations allow the prediction of the formation
heterogeneities in other localities in the basin, as well
as the quality through the most important cretaceous
source rock in the Eastern Venezuela Basin. The study
establishes correlations between concentration of
natural radioactivity and the radioactive elements
potassium, uranium and thorium with total organic
carbon (TOC), inorganic (CaCO3) and total sulfur (TS)
concentrations. They also are related with
biostratigraphic results (Truskowski, 2006). For each
lithologic type the highest concentrations of TOC are
related with highest values of GR and uranium, thus
the radioactivity shows a good indication of the
organic matter content in the type section of Querecual
Formation. The relation Th/U and the total sulfur
allowed the identification of the sulphate - reducing
environment and its more intensive levels. The
original TOC calculated for the Querecual Formation
presents values from 0,01 to 14,09%, with a mean of
4,69%. The effective thickness of the source rock in
the studied sequence is 699 m, which represents the
93% of the Querecual Formation in its type locality.
The total sulfur concentration relationship with GR,
uranium and TOC are directly proportional in all
lithofacies, with the exception of marlstones that are
inversely. The interpretation of five maximum
flooding surfaces, two in the Cenomanian, two in the
Turonian and one in the Coniacian was possible due to
the association of total GR measures, TOC, total sulfur
and faunal content.
IX Congreso Geológico Venezolano
Radioactividad y geoquímica de la Fm Querecual
Palabras clave: Radioactividad total, carbono total,
carbono inorgánico, carbono orgánico total, azufre
total, roca madre, Cretáceo Tardío
Introducción
La Formación Querecual apenas ha sido penetrada por
los diferentes pozos perforados en el área de la Cuenca
Oriental de Venezuela, por lo que la mayoría de los
estudios geológicos y geoquímicos han sido realizados
con muestras y datos de superficie. Diferentes
herramientas pueden asociarse con los datos
geoquímicos y de esta manera establecer un mejor
muestreo o utilizarse como recursos predictivos. Una
de estas herramientas es la radioactividad natural de
las rocas, la cual puede ser medida tanto en superficie
como en subsuelo. La aplicación de los registros
radioactivos en el área de la geoquímica ha
proporcionado inferencias acerca de condiciones
reductoras u oxidantes del ambiente de sedimentación,
presencia de materia orgánica, interpretación de fallas
paralelas a la estratificación, la delineación de patrones
de migración por fluidos asociados con la generación
de fluidos; etc. La identificación y cuantificación de la
cantidad y calidad de esta materia orgánica
generalmente se obtiene mediante el muestreo y
análisis de rocas, estos resultados, a su vez, están
asociados a elementos mayoritarios y trazas donde sus
relaciones están íntimamente ligadas a las respuestas
de la radioactividad total o discriminada resultando,
estas respuestas, de utilidad en áreas donde los análisis
químicos son insuficientes o están ausentes. Las
diferentes relaciones geoquímicas, radioactivas y sus
posibles correlaciones con la fauna y edad en muestras
de superficie de la Formación Querecual en su
localidad tipo, permitieron la caracterización de esta
formación.
Metodología experimental
El trabajo de campo se llevó a cabo en la sección tipo
de la Formación Querecual ubicada en el río
Querecual, adyacente a la población Bergantín en el
estado Anzoátegui (Figura 1). Se levantó una
secuencia de 681 metros y se tomaron 48 muestras y
70 medidas de radioactividad de la Formación
Querecual desde la base al tope, entre los puntos a 250
m de distancia aguas arriba, y 600 m aguas abajo,
desde Paso Hediondo, estado Anzoátegui. La toma de
muestras se basó en las diferencias de medidas de
radioactividad conjuntamente con las diferencias
litológicas observadas en campo. Se empleó el criterio
de Rey (2004) en los carbonatos; calizas (CaCO3 >
80%); calizas margosas (CaCO3 entre 80 y 60%) y
margas (CaCO3 <60%). Se establecieron niveles de
radioactividad basados en los resultados relativos
obtenidos en la sección, de manera que se clasificaron
niveles altos (>1000 cps), niveles medios-altos (9001000 cps), niveles medios (700-<900 cps) y niveles
bajos (<700). Se determinaron las concentraciones de
carbono total, carbono inorgánico, carbono orgánico
total y azufre total a las muestras de mano
recolectadas.
Se
establecieron
niveles
de
concentración de COT siendo; pobre (<0,5), moderado
(0,5-<1), bueno (1-2), excelente (>2-5), excelente alto
(>5), definido a partir de la modificación de los rangos
propuestos por Hunt (1995). A los resultados
obtenidos se integraron los análisis geoquímicos y
descripciones de campo de 28 muestras de López
(1990) y Lugo (2002), 16 muestras de González
(2006) y las descripciones bioestratigráficas de 64
secciones delgadas de Truskowski (2006), lo que
permitió estudiar un espesor total de 752 m de la
Formación Querecual en su localidad tipo y
caracterizar de la manera más representativa esta
formación.
Discusión de Resultados
A nivel de afloramiento y muestras de mano es posible
distinguir lutitas, calizas masivas y calizas laminadas
con o sin concreciones; a 250 m y 438.5 m de la base
se observan diques clásticos de pocos centímetros de
espesor, conocidos también como inyectitas
sedimentarias (Vivas et al., 1988). Clasificando en
laboratorio los carbonatos de acuerdo a su
concentración de carbonato de calcio (Rey, 2004) se
pudieron reconocer cuatro tipos litológicos: lutitas,
calizas, calizas margosas y margas; donde estos tres
últimos pueden ser laminados, masivos o laminados a
masivos. Las calizas representan el litotipo más
abundante (37%), seguido por las calizas margosas
(33%), las margas (26%) y las lutitas (4%). Los
intervalos mas radioactivos (>1000 cps) están
representados mayoritariamente por las calizas
margosas, mientras que en los intervalos menos
radioactivos (< 700 cps) predominan las calizas. Las
lutitas presentan preferencialmente radioactividades
medias a altas (900 a 1000 cps) y en las margas,
prevalecen los valores medios-bajos (700 a <900 cps).
Al observar el GR total se destacan tres niveles (A, B,
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Radioactividad y geoquímica de la Fm Querecual
C), ubicados en la parte media de la secuencia, los
cuales son correlativos con los picos de potasio y
uranio (Figura 2). A pesar de que la relación Th/U
muestra valores menores de 2 a lo largo de toda la
columna, lo que indica condiciones reductoras, estas
condiciones son variables destacándose los niveles A y
B con condiciones mas reductoras que en el nivel C.
Las concentraciones de carbono orgánico total actual
varían entre 0,01 y 7,2%, con un promedio ponderado
de 2,41 %. Los cálculos del COT original presentan un
promedio ponderado de 4,69% y un espesor efectivo
de roca madre de 699 m (93% de la formación). En la
relación Cinorg vs COT con la litología (Figura 3)
asociada se pueden apreciar tres campos bien
definidos; las calizas que presentan las mayores
concentraciones de carbono inorgánico y los menores
COT, seguidas por las calizas margosas y las margas.
Las lutitas no muestran un campo definido y están
presentes en los tres campos El Cinorg tiende a
disminuir hacia el tope de la columna. El COT tiende a
aumentar hacia la parte media y disminuye,
ligeramente, hacia el tope de la formación sin estar
asociado a una litología preferencial. La distribución
vertical del azufre total muestra una variabilidad que
tiende a aumentar hacia la parte media de la columna.
La concentración de azufre total presenta un promedio
ponderado de 0,44%. (0 y 1,75%). La relación azufre
total por tipo litológico muestra que las calizas
contienen los menores valores de St; las margas
presentan la mayor concentración promedio y como
valores intermedios están las calizas margosas y las
lutitas. Las relaciones de radioactividad y parámetros
geoquímicos fueron graficados por cada una de las tres
unidades informales propuestas por Truskowski (2006)
resultando que en todos los tipos litológicos el GRtotal
tiende a ser linealmente proporcional con los
elementos de uranio, potasio y al COT e inversamente
proporcional a las relaciones de Th/K y Th/U. Las
tendencias y relaciones entre la radioactividad, el COT
y el azufre total son directamente proporcionales, a
excepción de las calizas margosas en la unidad III que
presentan la tendencia %COT vs %St inversamente
proporcional al igual que la de las margas, lo que
indica que la preservación preferencial de la materia
orgánica en esta unidad III dentro de estas facies,
margas y calizas margosas, es en presencia de menos
azufre que para el resto de las facies. Mediante estas
relaciones se reconstruyó la curva de GRtotal con la
estimación de los GR de las muestras que carecían de
radioactividad (muestras de Lugo, 2002 y González,
2006), proporcionando un registro completo y
característico de la radioactividad natural en la sección
tipo de la Formación Querecual (Figura 4). Al graficar
esta curva de GRtotal se puede observar una mejor
resolución de la radioactividad de esta secuencia y la
presencia de otro pico importante de GR (A1) entre los
picos A y B. Se incluyeron las concentraciones de
vanadio y manganeso de las muestras de Lugo (2002).
El vanadio tiende a disminuir, en forma general, hacia
el tope de la secuencia, sin embargo, una importante
disminución se observa hacia la base de la columna. El
manganeso se mantiene muy bajo con discretos
aumentos, a excepción de un notorio aumento hacia el
tope de la secuencia, indicando el intervalo de disoxia
más importante de la formación. Estas tendencias
muestran lo variable de las condiciones dentro de un
ambiente reductor. Se identificaron los eventos
anóxicos reconocidos a nivel mundial (EAO2 y
OAE3). El evento OAE2 se presenta como un episodio
que muestra altos valores de GRtotal y de COT en
ambientes reductores; sin embargo, lo que revelan los
valores de vanadio y manganeso no se refieren a una
anoxia total sino un ambiente reductor con episodios
de disoxia relativa y presencia de azufre total. Sin
embargo, se pueden observar características más
acentuadas de anoxia, GR y COT en intervalos
suprayacentes, hacia el Turoniense-Coniaciense (mfs
A1 y mfs B), donde la fauna de foraminíferos
pláncticos es más abundante y de mayor diversidad
que en el intervalo infrayacente, así como las mayores
concentraciones de COT. En cuanto al evento OAE3,
los valores de GR y COT también son altos, aunque la
fauna béntica es la que prevalece frente a la plánctica y
las condiciones fueron menos anóxicas en
comparación con los intervalos inferiores (Figura 5).
Conclusiones
Se propone una metodología que permite caracterizar
geoquímica y radioactivamente una secuencia
determinada y estimar parámetros en intervalos no
medidos. La presencia de inyectitas dentro de la
Formación Querecual, tanto hacia la parte basal como
en la parte media indica un aporte de detritos, que
anteriormente no había sido reportado. La Formación
Querecual en su sección tipo se sedimenta en un
ambiente sulfato reductor; con diferentes niveles de
intensidad. De acuerdo a los resultados del COT, la
secuencia se considera una roca madre de excelente
potencial y espesor. Los parámetros geoquímicos
están directamente relacionados con su radioactividad
y litología, lo que confirma que la radioactividad es un
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Radioactividad y geoquímica de la Fm Querecual
buen indicador de presencia de materia orgánica y
condiciones redox en la sección estudiada. La
preservación preferencial de la materia orgánica
durante el Santoniense en margas y calizas margosas,
es en presencia de menos azufre que para las facies
calizas, calizas margosas y lutitas de las unidades
infrayacentes. Mediante las medidas de GR total
asociados a las medidas de COT, azufre total y fauna
se pudieron reconocer cinco picos máximos (A, A1, B,
C y C1), representando las principales superficies de
máxima inundación en la secuencia estudiada. Los
máximos valores de GR total, COT y vanadio en la
sección estudiada se observan durante el Turoniense
(A1), pudiendo representar uno de los máximos de la
transgresión del Cretácico Tardío, siendo mayores que
los asociados al evento anóxico mundial EAO2. El
pico C1, durante el Santoniense presenta mejores
respuestas de COT que el evento
EAO3 del
Coniaciense-Santoniense.
Referencias
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Universidad Central de Venezuela. Facultad de
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Agradecimientos
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Formación Querecual, estados Anzoátegui y Monagas.
Venezuela. Universidad Central de Venezuela. Facultad
IX Congreso Geológico Venezolano
Radioactividad y geoquímica de la Fm Querecual
Figura. 1 Ubicación del área de estudio
Figura 2 Distribución de los valores de GRtotal, elementos potasio, uranio y torio; y relaciones Th/U y Th/K en la
Formación Querecual, sección tipo.
IX Congreso Geológico Venezolano
Radioactividad y geoquímica de la Fm Querecual
Figura 3 Concentración de Cinorg vs COT relacionado con la litología de la secuencia
Figura 4. Comparación de las curvas GRtotal medido (en rojo) y las curvas GRtotal compuesta por los valores
medidos y reconstruidos de la Formación Querecual, sección tipo.
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GR(cps)
GR (cps)
00
1600
1600
K(cps)
U(cps) Th (cps)
K (cps)
U (cps)
Th (cps)
80 160
160
0 80
200 0
0 80 160
Th/K
Th/K
0.4 0
8 16200 00 0.2 0.4
Th/U
%Ctotal
%Cinorg
%COT %STotal V (ppm)
MnO
Foraminíferos Diversidad
%CTotal %Cinorg
%COT %S total V (ppm)
Fora
Diversidad
MnO
(p/p)
(p/p) (p/p)
(p/p)
(%)
(p/p)
(p/p)
(%)
(%)
16 0
0 4 8 12
12 0
0 2 4 6 88 0 0.81.6
1.6 00
1600 0
0
0.016
80 00 20 40
40
0.2 0.4
0.4 0 8 16
1600
0.016
0 40 80
Th/U
miniferos
Edad
Unidad
Formación
800
Litología
80 40 0
0
80
Benticos
Bénticos
(%)
(%)
700
Santoniense
600
C1
D istancia (m)
Querecual
Coniaciense
500
C
400
B
300
Cenomaniense
tardío
Turoniense
A1
A1
200
A
100
0
Calizas margosas
Calizas
Margas
OAE2
EAO2
Luititas
Muestras QASF (González,2006)
Muestras QAB (Gómez y Truskowski, 2006)
OAE3
EAO3
MSF
Radioactividad y geoquímica de la Fm Querecual
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Figura 5 Identificación de los eventos EAO2 y EAO3 en la Formación Querecual, sección tipo mediante la
integración radioactiva, geoquímica y faunal
INTEGRACION RADIOACTIVA, GEOQUIMICA Y FAUNAL
EN LA FM QUERECUAL, SECCION TIPO