Geoquímica Orgánica de la Formación La Casita en el afloramiento de Viesca, Coahuila: Implicaciones paleoambientales

Edgar Gamaliel López1, Kinardo Flores1, Catalina A. Angeles2, Carlos Esquivel3, Patricia C. Montiel1, Juan Carlos Durán4, Fernando Velasco5, Gabriel Chávez5,

Carlos I. Leyva1, José Antonio Ortiz6

1. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra y Materiales. Laboratorio de Geoquímica. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carr. Pachuca-Tulancingo, km. 4.5. CP. 42184. Pachuca, Hidalgo. e-mail: ga_ma22@hotmail.com, kinardo_flores@hotmail.com

2. Posgrado en Ciencias del Mar y Limnología. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria s/n, Delegación Coyoacán, 04510 México, D.F.

3. Centro de Investigaciones Biológicas. Laboratorio de Paleontología. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Carr. Pachuca-Tulancingo, km. 4.5. CP. 42184. Pachuca, Hidalgo.

4. Posgrado de Ingeniería Ambiental. Instituto de Ingeniería. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad Universitaria s/n, Delegación Coyoacán, 04510 México, D.F.

5. Facultad de Ciencias de la Tierra. Universidad Autónoma de Nuevo León. Ex-Hacienda de Guadalupe. Carr. Linares – Cerro Prieto, km. 8. CP. 67700. Linares, Nuevo León.

6. Laboratorio de Petrografía Orgánica. Instituto Mexicano del Petróleo. Carr. Pachuca - Cd. Sahagún km. 7.5. Mineral de la Reforma, CP. 42184. Hidalgo.

Introducción.

Para llegar a la deducción sobre las condiciones de deposición imperantes en los distintos ambientes sedimentarios, los geólogos han aplicado distintas herramientas como la petrología, petrografía, geoquímica, sedimentología, estratigrafía y paleontología, con el fin de unir un rompecabezas que aporte información sobre el pasado de nuestro planeta. Hoy en día la fusión de varias ciencias, en este caso de la geología y la química, han venido a reforzar el conocimiento que se tenía acerca de las condiciones fisicoquímicas y biológicas de los ambientes sedimentarios antiguos a través del estudio de las rocas.

Las moléculas fósiles, también denominados “biomarcadores”, son compuestos orgánicos que pueden ligarse de manera inequívoca con sus precursores biológicos y cuyos esqueletos de carbono se preservan de tal forma que son reconocibles a pesar de los procesos diagenéticos y ocasionalmente también estables en condiciones catagénicas. Los biomarcadores son utilizados hoy en día para identificar medios deposicionales, madurez de la materia orgánica sedimentaria y conocer, en algunos casos, la edad (Peters y Moldowan, 1993).

En este trabajo se aplican éstas técnicas de geoquímica orgánica a rocas sedimentarias del Jurásico Superior de la Formación La Casita de un afloramiento ubicado en el Cañón “Las Víboras”, que se encuentra cercano a la comunidad de Viesca, Coahuila. Los resultados preliminares y su interpretación permiten inferir ambientes marino-marginales, específicamente relacionadas con depósitos anóxicos, hipersalinos y carbonatados.

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Fig. 1. Mapa de localización del área de estudio (25°15’ N y 102°49’ 45’’W).

Existen algunos trabajos e informes geológicos previos realizados en el área de estudio (Fig. 1), por ejemplo, el de Kellum (1932), que diferenció las rocas jurásicas y cretácicas marinas y los conglomerados terciarios continentales de la

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región. Imlay (1938) midió una sección en el Cañon El Álamo y en San Pedro, al sur de Viesca, reconociendo las formaciones del Jurásico Superior y del Cretácico Inferior asociando la paleontología de invertebrados. Mayer (1967) contribuyó con la cartografía regional de la zona.

Geología.

Jurásico Superior

Formación Zuloaga (Imlay, 1936. Tithoniano)

Consiste de caliza oolítica de color gris claro con intercalaciones de 1 cm de lutitas de color crema. Los espesores de estos estratos varían desde 40 cm hasta 1.8 m. Imlay (1936) interpreta que estos carbonatos fueron precipitados en ambientes de aguas someras y de alta energía. Se reconocieron en estas rocas foraminíferos planctónicos: heterohelix sp., Calpionella alpina, que proporcionaron una edad Tithoniano tardío.

Formación La Casita (Imlay, 1936. Tithoniano)

Se encuentra sobreyaciendo a la Formación La Gloria y subyaciendo a la Formación Taraises (Imlay, 1936). Está representada por unos 70 m de lutita de color gris rosáceo que incluye horizontes delgados de yeso, lutita negra e intercalaciones de arenisca con caliza arcillosa de color rojizo. En la parte superior abundan las concreciones calcáreas que frecuentemente incluyen amonites del género Berriasella sp. y substeuetoceras sp. Descritas por Kellum (1932). Recientemente, Carlos-Esquivel (comunicación personal), reporta la presencia de tintínidos, calpionélidos y amonites del género Substeueroceras (Spath, 1923 a,b) del Tithoniano Superior.

Fig. 2. Afloramiento de la Fm. La Casita en Viesca, Coahuila.

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Formación Taraises (Imlay, 1936. Hauteriviano Inferior)

Consiste de caliza gris oscura en estratos de medianos a gruesos y caliza arcillosa con intercalaciones de lutita. Imlay (1938) reportó fauna de tintínidos (Calpionella sp. y Tintinopsella carpathica) y amonites.

Metodología.

Las muestras obtenidas se llevaron al laboratorio y prepararon para ser sometidas a procesos de extracción selectiva del bitumen. Primeramente fueron reducidas de tamaño y después pulverizadas en un mortero de ágata. Posteriormente se pesaron 100g de cada muestra y se introdujeron en un matraz balón de 1000ml al que se le adicionaron 250ml de disolventes orgánicos (hexano, acetato de etilo y metanol) grado HPLC para abarcar un amplio rango de polaridad. Finalmente se pusieron a reflujo sucesivo que se mantuvo por 50 horas.

Los extractos obtenidos mediante un rotavapor fueron caracterizados mediante un cromatógrafo de gases acoplado a un espectrómetro de masas Hewlett-Packard Agilent 5973 Network con el sistema de inyección 7683B, acoplado a un espectrómetro de masa Hewlett Packard 6890N. Los compuestos orgánicos que forman parte del bitumen y algunos biomarcadores, fueron finalmente identificados mediante bases de datos y su interpretación paleoambiental fue soportada con bibliografía existente.

Resultados.

Alcanos

Se observa la serie homóloga de alcanos alifáticos desde n-C15 a n-C35, incluyendo algunos isoprenoides y alcanos metilados. La presencia de los alcanos n-C15 a n-C19 (Fig. 3) (Fowler, 1992 y Hoffmann et al., 1987), está relacionada con la presencia de algas en el ambiente sedimentario y el dominio de los n-C25 a n-C29, sugiere el aporte de plantas superiores hacia la cuenca marina (Hedberg, 1968 y Tissot y Welte, 1984).

Alcanos metilados

Se observan alcanos metilados desde C26 hasta C33 en la cadena principal que están asociados con cianobacterias (Dembistsky V.M. et al., 2001).

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Isoprenoides

El Pristano (Pr) y el Fitano (Ph) certifican la presencia de plantas superiores, fitoplancton y organismos fotoautotróficos. Por ejemplo, en la muestra Vie-17 (AcOEt), la relación Pr/Ph = 0.7 es indicativa de ambientes anóxicos, hipersalinos y carbonatados (Peters, Walters y Moldowan, 2005).

Fig. 3. Cromatograma de gases del extracto de acetato de etilo de la muestra Vie-17.

Conclusiones.

El predominio de alcanos de cadena larga sobre los de 15 a 19 átomos de carbono, puede deberse a una biodegradación preferencial. La interpretación de los datos hasta ahora obtenidos apuntan hacia un ambiente de depósito marino-marginal, específicamente relacionado con condiciones anóxicas, hipersalinas y carbonatadas.

Bibliografía.

-Dembistsky V.M., Dor I., Shkrob I., Aki M., 2001. Branched alkanes and other apolar compounds produced by the Cyanobacterium Microcoleus Vaginatus from the Negev desert. Russian J. Bioorg. Chem. v. 27, p. 110-119.

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-Fowler, M.G. 1992. The influence of Gloeocapsomorpha prisca on the organic geochemistry of oils and organic-rich rocks of late Ordovician age from Canada. En: Early Organic Evolution: Implications for mineral and energy resources. Ed: Schidlowski, M., Golubik, S. Kimberly, M. and Trudinger, P.A. Springer, Berlin. p. 336-356. -Hedberg, H.D., 1968. Significance of high wax oils with respect to genesis of petroleum. American Association of Petroleoum Geologists Bulletin. v. 52, p. 736-750. -Hoffmann, C.F., Foster, C.B., Powell, T.G., Summons, R.E., 1987. Hydrocarbon biomarkers from Ordovician sediments and the fossil alga Gloeocapsomorpha prisca. Zalessky, 1917. Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 51, p. 2681-2697. -Imlay, R.W., 1936. Geology of the western part of the Sierra de Parras: Geological Society of America Bulletin, v. 47, p. 1091-1152. -Imlay R.W., 1938. Ammonites on the Taraises Formation of northern México: Geological Society of America Bulletin, v. 49, p. 539-602. -Kellum, L.B., 1932. Reconnaissance studies in the Sierra de Jimulco, México: Geological Society of America Bulletin, v. 43, p. 541-564. -Martínez-Reyes J., 1989. Interpretación Estructural del frente de la Napa de Parras en el área de Viesca, estado de Coahuila. Univ.Nal.Autón. México, Inst. Geología, Revista, v. 8 n. 2, p. 123-133. -Mayer-Pérez, R., F. A., Hoja Viesca 13R-1(5), con resumen de la geología de la hoja de Viesca, Estados de Coahuila y Durango: Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Geología, Carta Geológica de México, serie 1:100,000, n. 8, mapa con texto explicativo al reverso. -Peters, K.E., Walters, C.C. y Moldowan, J.M., 2005. The Biomarker Guide. Volumen 2. Ed. Cambridge University Press. p. 499. -Spath, L.F. 1923 a. On ammonites from New Zealand. In Trechmann, Ch.T. (ed.) The Jurassic Rocks of New Zealand. Geological Society of London, Quarterly Journal v. 79, p. 246-312. -Spath, L.F. 1923 b. A monograph of the Ammonoidea of the Gault. Part 1. Palaeontographical Society, Monographs v. 75 (353) p. 1-72. -Tissot, B.P. y Welte, D.H., 1984. Petroleum formation and occurrence. Springer-Verlag. Berlin. 699p.

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