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Directores: Dres. Sara C. Ballent y Gladys N.
Angelozzi
Año de defensa: 2010
Universidad en la que fue presentada: Presentada en la Universidad Nacional de La Plata y depositada en la biblioteca del Museo de La Plata.
Número de páginas: 302 p
Resúmen. La denominación nanofósiles calcáreos reúne una cantidad de restos de organismos no necesariamente relacionados filogenéticamente y es más bien un término técnico antes que biológico. Se aplica a un grupo de fósiles que presentan un registro geológico que va desde el Triásico Tardío hasta la actualidad. En busca de una definición más precisa se han propuesto una serie de nombres que hacen referencia a los diferentes grupos de nanofósiles calcáreos y organismos relacionados. Las diferencias entre estas denominaciones son a veces confusas y algunos autores las usan en diferentes sentidos o no las usan.
Se definen a los Nanofósiles calcáreos (Calcareous nannofossils) como fósiles de composición u origen calcáreo con un tamaño menor a los 30 micrones. Esto incluye una variedad de organismos fósiles como dinoflagelados calcáreos, espículas de ascidias, foraminíferos juveniles, cocolitofóridos y formas afines.
Los Cocolitofóridos (Coccolithophorids) constituyen la fracción más importante del nanoplancton calcáreo o nanofósiles calcáreos que corresponde a algas unicelulares flageladas pertenecientes al Phyllum Haptophyta, Clase Coccolithophyceae. Cuando se refiere a los fósiles, éstos corresponden a los restos esqueletales calcáreos del alga y pueden preservarse completos formando cocósferas o más comúnmente desagregados en forma de cocolitos individuales.
Los Coccolithophyceae son típicamente marinos, se desarrollan en general en mares de plataforma, en la zona fótica, en aguas oligotróficas, de salinidad normal y temperaturas tropicales a subantárticas, aunque algunas especies demuestran tener un rango de tolerancia muy amplio en cuanto a temperatura y salinidad, a prosperar en aguas oceánicas e incluso existe al menos una especie bien documentada que se desarrolla en aguas continentales. Los factores que preponderan en su distribución biogeográfica en mares actuales son la temperatura de las aguas superficiales y la disponibilidad de nutrientes, lo que se refleja en un patrón de cinturones latitudinales anchos en los que a medida que nos acercamos a latitudes bajas la diversidad aumenta. Estos cinturones latitudinales conforman cinco zonas biogeográficas con límites difusos y solapados, controlados por las corrientes oceánicas y variaciones estacionales.
La evidencia del registro geológico sugiere que los cocolitofóridos han tenido en general las mismas tolerancias ecológicas a lo largo de toda su historia y en consecuencia los mismos patrones de distribución biogeográficos que los cocolitos actuales, lo que permite realizar aproximaciones muy confiables acerca de las condiciones paleoclimáticas y paleoceanográficas en el pasado.
Datan de la década del 50 numerosos aportes de los nanofósiles calcáreos a la bioestratigrafía, utilidad que quedó claramente demostrada con el inicio del Deep Sea Drilling Project (1968 - 1983) y posteriormente el Ocean Drilling Program (1985 - presente), con el desarrollo de biozonaciones de alta resolución.
El objetivo general de esta tesis es el estudio del contenido de nanofósiles calcáreos en las secuencias marinas cretácicas del sudeste de Cuenca Austral y combinar la información obtenida a partir de ellos ampliando los recursos bioestratigráficos para alcanzar a futuro un modelo completo y generalizado de la historia geológica del Cretácico de Cuenca Austral. Se reconocieron patrones de distribución vertical y horizontal que proporcionan las bases para el establecimiento de un modelo bioestratigráfico y paleoceanográfico para este sector de la cuenca. Este modelo servirá como herramienta de control auxiliar articulando con otros modelos bioestratigráficos ya establecidos para la cuenca basados en otros organismos fósiles, como los foraminíferos, los palinomorfos y los amonites.
La Cuenca Austral o Magallánica se extiende con una dirección NNO-SSE en casi todo el sur de la Patagonia al sur del paralelo 47º S, comprendiendo las provincias de Santa Cruz, Tierra del Fuego y una reducida porción del Chubut en Argentina y la provincia de Magallanes en Chile. Es una amplia cubeta sedimentaria, generada a partir de los movimientos diastróficos ocurridos a fines el Jurásico y colmatada con sedimentos del Cenozoico temprano, cretácicos y jurásicos.
El estudio se concentra en las muestras de cinco pozos de exploración cedidos por la empresa Petrobras-Energía S.A. que representan dos transectas en el área sudoriental del sector argentino de la Cuenca Austral. La primera de orientación sud-sudeste - nor-noroeste que según este orden queda conformada por los pozos PC. SCA. CR-1006 (Cerro Redondo), PC. SCA. SRC-9 (Sur Río Chico), YPF. SCA. CSo. e-49 (Cañadón Salto) y PC. SCI. SCA. CB-1001 (Campo Bola). La quinta localidad, el pozo YPF. SCA. SLo. x-1 (San Lorenzo), configuraría la segunda transecta, que se dispone en sentido sureste - noroeste con respecto a la localidad de Cerro Redondo.
Se estudiaron 377 muestras provenientes de recortes de perforación y adicionalmente se prospectaron 125 muestras de superficie en diferentes localidades del sector cordillerano con el fin de correlacionar ambos sectores de la cuenca.
En el procesamiento de las muestras se utilizó la técnica de decantación por gravedad que es razonablemente expeditiva, muy fácilmente repetible y logra una buena concentración y lavado de los nanofósiles calcáreos. La muestra de roca se rompe mecánicamente en un mortero hasta obtener partículas muy finas de sedimento. Ese sedimento se coloca en frascos con agua destilada, en algunos casos se le agrega un poco de hexametafosfato de sodio al 10 % (conocido comercialmente como calgón) como defloculante de arcillas y en ese medio acuoso se separan los nanofósiles por decantación. Con una pipeta se recoge una muestra de la solución y se monta en un cubreobjetos que se coloca en una plancha caliente a secar. En el caso de las muestras que fueron preparadas para el microscopio electrónico de barrido, las gotas de agua pipeteadas se colocaron en un cubreobjetos más pequeño que se dejó secar en la plancha caliente. Una vez seco el cubreobjetos, se montó sobre un taco de bronce y guardó en una caja tapada para ser tratado con una cobertura de oro, quedando lista para ser estudiada. Los preparados para microscopio óptico se analizaron con un microscopio biológico marca Leitz equipado con contraste de fases y luz polarizada a un aumento de 1200 X y con un microscopio petrográfico marca Leica con contraste de fases, luz polarizada, lámina de yeso y platina giratoria a un aumento de 1000 X de los laboratorios de la Consultora Bioestratigráfica GEMA S.R.L. Las fotografías de microscopio óptico fueron tomadas en ese mismo laboratorio con una cámara digital Sony modelo Cyber-shot DSCP10 de 5.1 megapíxeles. Algunas pocas fotografías se tomaron en un microscopio petrográfico marca Leica del Laboratorio de Bioestratigrafía de Alta Resolución, Departamento de Ciencias Geológicas, Universidad de Buenos Aires, con un equipamiento fotográfico similar. Los preparados para microscopio electrónico se analizaron en el microscopio electrónico de barrido del Museo de La Plata trabajando a un aumento de 1500 - 2000 X. En el caso de los preparados estudiados al microscopio óptico se empleó una metodología cuantitativa, registrando para cada muestra un total de al menos 300 individuos cuando fue posible. Este esfuerzo de muestreo representa una confianza del 95 % de hallar un individuo con una abundancia específica del 1 % en la asociación. En cada caso también se registró un conteo de campos observados y a partir de la relación individuos / campos observados se calculó un índice de abundancia para cada muestra. Estos datos se volcaron en un gráfico de distribución muestra / especie para cada localidad, donde además constan la riqueza específica y el estado de preservación. para cada muestra
Se describen 173 especies, las cuales en su mayoria son ilustradas. De estas especies, 103 son reconocidas por primera vez para la cuenca y 6 nuevas para la ciencia. Están presentes las familias Chiastozygaceae (43 especies), Eiffellithaceae (12 especies), Rhagodiscaceae (6 especies), Stephanolithiaceae (2 especies), Axopodorhabdaceae (13 especies), Biscutaceae (14 especies), Prediscosphaeraceae (9 especies), Cretarhabdaceae (11 especies), Tubodiscaceae (1 especie), Watznaueriaceae (12 especies), Arkhangelskiellaceae (10 especies), Kamptneriaceae (8 especies), Calyptrosphaeraceae (6 especies), Braarudosphaeraceae (2 especies), Microrhabdulaceae (5 especies), Nannoconaceae (1 especie), Polycyclolithaceae (12 especies), Thoracosphaeraceae (2 especies) y 4 especies insertae sedis.
Por tratarse de recortes de perforación, existe siempre el riesgo de contaminación de niveles superiores a inferiores durante la perforación del pozo, por lo tanto para las interpretaciones bioestratigráficas se han definido biohorizontes basados en las últimas apariciones (eventos de extinción, o primeras apariciones en el sentido de la perforación) y ha resultado muy útil también contar con el control estratigráfico de otros microfósiles calcáreos asociados.
Se reconocen asociaciones de edad Valanginiano - Hauteriviano, Albiano temprano - Albiano medio, Albiano tardío - Cenomaniano temprano, Coniaciano - Santoniano temprano, Santoniano - Campaniano y Maastrichtiano tardío.
Se definen seis biozonas que se correlacionan con modelos bioestratigráficos globales y de altas latitudes australes, que podrían ser reconocidos en otros sectores de la cuenca y permitirían el desarrollo de un esquema bioestratigráfico regional para las sedimentitas marinas del sector argentino de la Cuenca Austral. Son ellas: la biozona de intervalo de Sollasites falklandensis para el Albiano temprano - Albiano medio, la biozona de intervalo de Axopodorhabdus albianus para el Albiano tardío - Cenomaniano temprano, la biozona de intervalo de Thiersteinia ecclesiastica para el Coniaciano - Santoniano temprano, la biozona de intervalo de Eprolithus floralis para el Santoniano, la biozona de intervalo de Biscutum coronum para el Santoniano tardío - Campaniano y la biozona de intervalo de Nephrolithus frequens para el Maastrichtiano tardío.
El estudio de los nanofósiles calcáreos ha permitido reconocer dos discontinuidades para la secuencia cretácica que se extienden en todo el sector sudoriental de la cuenca. Las mismas corresponden a un hiato bioestratigráfico que abarca al menos el Barremiano y otro que abarca el Cenomaniano tardío - Turoniano.
Las asociaciones recuperadas sugieren una depositación marina en un ambiente de aguas superficiales templado - frías para toda la secuencia cretácica, en condiciones de mar alto durante el período Valanginiano - Hauteriviano y Aptiano, un mar somero epicontinental con buena disponibilidad de nutrientes durante el Albiano - Cenomaniano, condiciones de plataforma externa a interna durante el Coniaciano - Campaniano y plataforma interna, muy próxima a la línea de costa, para el Maastrichtiano.
Las asociaciones del Valanginiano al Cenomaniano temprano se relacionan biogeográficamente con aquellas del Plateau de Malvinas y las asociaciones del Cretácico Tardío con las nanofloras coetáneas de las cuencas Neuquina y del Colorado.
Palabras clave.
Abstract. The calcareous nannofossils denomination involves several organism remains which are not necessarily phylogenetically related. It is a technical term rather than a biological one. It refers to a group of fossils with a geological record which covers from the Late Triassic to the present. In the search for a more precise definition, several names have been suggested which refer to different groups of calcareous nannofossils and related organisms. Differences between these denominations are sometimes confusing and some authors use them with different meanings or do not use them.
Calcareous nannofossils are defined as fossils which have calcareous origin or composition and which are smaller than 30 microns. This includes a variety of fossil organisms such as calcareous dinoflagellates, ascidian spicules, juvenile foraminifers, coccolithophorids and similar forms. The coccolithophorids are the most important part of the calcareous nanoplankton or calcareous nannofossils which correspond to unicellular flagellate algae relative to Phyllum Haptophyta, class Coccolithophyceae. As regards fossils, they belong to the calcareous skeletal remains of the algae and they can be preserved complete, by forming coccosphere, or more commonly disaggregated, in the form of individual coccoliths.
Coccolithophyceae are typically marine and are generally developed in mid-ocean environments, in the photic zone, in oligotrophic waters, with normal marine salinity, and in tropical to sub-Antarctic temperatures. Some species have proved to have a very wide tolerance range as regards temperature and salinity. They tend to develop in oceanic waters and there is at least one well-documented species which develops in continental waters. The predominant factors in its biogeographical distribution in the present seas are the temperature of the surface waters and the availability of nutrients, which is reflected in a wide latitudinal belt pattern in which the closer we get to low latitudes, the bigger the diversity. These latitudinal belts form five biogeographical zones with diffused and lapping limits, which are controlled by the oceanic currents and seasonal variations.
The evidence of the geologic record indicates that the coccolithophorids have always had the same ecological tolerances and, therefore, the same biogeographical distribution patterns as the present coccoliths, which allows us to make very reliable estimations about the paleoclimatic and paleoceanographic conditions in the past.
Several contributions made by the calcareous nannofossils to the biostratigraphy date from the '50s. This usefulness was clearly proved with the beginning of the Deep Sea Drilling Project (1968 - 1983) and then the Ocean Drilling Program (1985 – to the present) together with the development of high resolution biozonations.
The general purpose of this thesis is the study of calcareous nannofossils in the southeastern Austral Basin Cretaceous marine sequences and the combination of the information collected by increasing the biostratigraphic resources to obtain, in the future, a complete and general model of the geologic history of the Cretaceous of the Austral Basin. Vertical and horizontal distribution patterns were recognized. They provide the basis for the creation of a biostratigraphic and paleoceanographic regional model. This model shall act as an auxiliary control tool together with other biostratigraphic models already established for the basin based on other fossil organisms such as foraminifers, palynomorphs and ammonites.
The Austral or Magallanes basin stretches with a NNW-SEE direction in almost all the south of the Patagonia to the south of parallel 47º S and involves the provinces of Santa Cruz, Tierra del Fuego and a small part of Chubut in Argentina and the province of Magallanes in Chile. It is a wide sedimentary recipient, generated from the diastrophic movements from the Late Jurassic and filled with sediments from the early Cenozoic, the Cretaceous and the Jurassic.
The study focuses on the samples of five exploration wells assigned by the Petrobras-Energía S.A. These wells represent two transects in the southeast area of the Argentine sector of the Austral Basin. The first with south-southeast – north-northeast orientation which, according to this order, is formed by the PC. SCA. CR-1006 (Cerro Redondo), PC. SCA. SRC-9 (Sur Río Chico), YPF. SCA. CSo. e-49 (Cañadón Salto) and PC. SCI. SCA. CB-1001 (Campo Bola) wells. The fifth locality, the well YPF. SCA. SLo. x-1 (San Lorenzo), would conform the second transect, which arranges in southeast - northeast direction with regard to the locality of Cerro Redondo. 377 cutting samples were studied. Furthermore, 125 outcrop samples in different localities of the range sector were prospected in order to correlate both sectors of the basin.
The gravity decantation technique was used in the processing of the samples. This technique is reasonably expedite, very easily repeatable and gets a good concentration and washing of the calcareous nannofossils. The sample of the rock is mechanically crushed in a mortar until very fine particles of sediment are obtained. This sediment is placed in a jar with distilled water and sometimes a bit of sodium hexametaphosphate at 10% (commercially known as calgon) is added as deflocculant of clays. In this aqueous environment, nannofossils are separated by decantation. A sample of the solution is collected with a pipette and a coverslip is mounted and placed in a hot plate to dry. In the case of the samples prepared for the scanning electron microscope, the drops of water from the pipette were placed in a smaller coverslip which was dried in the hot plate. Once the coverslip was dry, it was mounted on a bronze support and was saved in a covered box to be treated with a gold coating. Then, it was ready to be studied. The preparations for the optical microscope were analyzed with a biologic Leitz microscope equipped with phase contrast and polarized light at an increase of 1200 X and with a petrographic Leica microscope equipped with phase contrast, polarized light, gypsum plate and revolving stage at an increase of 1000 X at the laboratories of the Biostratigraphic Consulting Company GEMA S.R.L. The photographs from the optical microscope were obtained in the same laboratory with a Sony Cyber-shot DSCP10 digital camera with 5.1 megapixels. A few photographs were taken in a Leica petrographic microscope from the Laboratorio de Bioestratigrafía de Alta Resolución, Department of Geologic Sciences, Universidad de Buenos Aires, with similar photographic equipment. The preparations for the electronic microscope were analyzed in the scanning electron microscope at the Museo de La Plata at an increase of 1500 - 2000 X. In the case of the preparations studied in the optical microscope, a quantitative methodology was used, registering at least a total of 300 individuals for each sample whenever possible. This sampling effort means 95% confidence to find an individual with a specific abundance of 1% in the association. In each case, an observed field count was recorded and, based on the individuals / observed fields relation, an abundance index for each sample was calculated. This information was represented in a sample / species distribution chart for each locality. This chart also shows the specific wealth and preservation condition of each sample.
Most of the 173 species described are illustrated. 103 of these species are recognized for the first time in the basin and 6 of them are new for the science. Among these species there are the Chiastozygaceae (43 species), Eiffellithaceae (12 species), Rhagodiscaceae (6 species), Stephanolithiaceae (2 species), Axopodorhabdaceae (13 species), Biscutaceae (14 species), Prediscosphaeraceae (9 species), Cretarhabdaceae (11 species), Tubodiscaceae (1 species), Watznaueriaceae (12 species), Arkhangelskiellaceae (10 species), Kamptneriaceae (8 species), Calyptrosphaeraceae (6 species), Braarudosphaeraceae (2 species), Microrhabdulaceae (5 species), Nannoconaceae (1 species), Polycyclolithaceae (12 species), Thoracosphaeraceae (2 species) and 4 insertae sedis species.
When it comes to cuttings, there is always a risk of contamination from higher to lower levels during the drilling of the well. This is the reason why biohorizons based on the last occurrences (extinction events or first occurrences in relation to the drilling) have been established for biostratigraphic interpretations. The stratigraphic control of other associated calcareous microfossils has also been very useful.
Associatons from the Valanginian- Hauterivian, early Albian – middle Albian, late Albian – early Cenomanian, Coniacian – early Santonian, Santonian - Campanian and late Maastrichtian are recognized.
Six biozones correlated with global biostratigraphic models and high latitude models are defined. These models could be recognized in other sectors of the basin and could allow the development of a regional biostratigraphic scheme for the marine sedimentary rocks of the Argentine sector of the Austral Basin.
The biozones are: the interval biozone of Sollasites falklandensis for the early Albian – middle Albian, the interval biozone of Axopodorhabdus albianus for the late Albian – early Cenomanian, the interval biozone of Thiersteinia ecclesiastica for the Coniacian – early Santonian, the interval biozone of Eprolithus floralis for the Santonian, the interval biozone of Biscutum coronum for the late Santonian - Campanian and the interval biozone of Nephrolithus frequens for the late Maastrichtian.
The study of the calcareous nannofossils has enabled us to recognize two discontinuities for the Cretaceous sequence which covers the whole southeast sector of the basin. They correspond to a biostratigraphic hiatus which covers at least the Barremian and other which covers the late Cenomanian - Turonian.
The associations identified suggest a marine accumulation in an environment of temperate – cold surface waters for all the Cretaceous sequence in high sea for the Valanginian - Hauterivian and Aptian period, a shallow epicontinental sea rich in nutrients for the Albian – Cenomanian period, external and internal platform conditions for the Coniacian – Campanian period and internal platform, very close to the shore line, for the Maastrichtian period.
Valanginian to the early Cenomanian associations are biogeographically related to those of the Malvinas Plateau and those from the Late Cretaceous are related to the even-aged nannofloras of the Neuquén and Colorado Basins.
Keywords.
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