Provenance and diagenesis from two stratigraphic sections of the lower cretaceous Caballos Formation in the upper Magdalena Valley: geological and reservoir quality implications Translated title: Procedencia y diagénesis de dos secciones estratigráficas de la Formación Caballos en el Valle Superior del Magdalena: implicaciones en la geología y la calidad del reservorio

Abstract

ABSTRACT The Aptian-Albian Caballos Formation is a proven reservoir in the oil producing basins of the Upper Magdalena Valley and Putumayo (Colombia), characterized by wide variation in its petrophysical properties. Integrated provenance, diagenetic and basic petrophysical analyses are presented from two stratigraphic sections of the Caballos Formation in the Upper Magdalena Valley (Ocal and Cobre creeks) in order to test regional geological models, and to relate compositional and diagenetic factors with the reservoir quality. Sandstones from the Caballos Formation document a change from texturally immature- subarkoses, litharenites to quartz arenites. High quartz contents, the presence of feldspar, sedimentary, metamorphic and volcanic lithic suggest mixed provenance, with a major contribution from sedimentary sources. U-Pb dating of detrital zircons reveals age populations that include contributions from Precambrian, Permian, Triassic and Jurassic rocks. These data, together with the compositional trends, suggest that source areas likely include adjacent massifs from the eastern segment of the Upper Magdalena Valley with similar compositional and temporal characteristics (Garzón and Macarena Massifs for the southeastern Ocal Section, and the Upper Magdalena Valley massifs and the eastern flank of the Central Cordillera; Ocal Section). The changes in compositional features and detrital geochronology between the upper and lower members of both sections suggest a change in source areas, associated with the erosion and depletion of adjacent uplifts, and the increasing dominance of more distal eastern and western sources, which reflect the end of tectonic instability and the deepening of the basin. The presence of quartz, feldspar, and lithic rock fragments have a major impact on the porosity and permeability of Caballos Formation sandstones. Porosity values are lower in the lower member of the Caballos Formation where diagenesis has altered abundant feldspar and lithic rock fragments to authigenic pore-filling clays. Higher porosity and permeability values found in the upper member of the Caballos correspond to a combination of higher quartz contents and the dissolution of meta-stable components during late diagenesis.

Translated abstract

RESUMEN La Formación Caballos hace parte de la cuenca del Cretácico Inferior que caracteriza el Oriente Colombiano, y es un almacenador probado en las cuencas productoras del Valle Superior del Magdalena y el Putumayo (Colombia), que se caracteriza por una amplia variación en sus propiedades petrofísicas. En el presente artículo se presentan análisis de petrografía, minerales pesados, geocronología en circones detríticos, SEM y DRX, integrados con análisis petrofísicos básicos de porosidad y permeabilidad en los miembros inferior y superior de dos secciones de la Formación Caballos en el Valle Superior del Magdalena (Quebrada el Ocal y el Cobre), con el fin de reconstruir su procedencia y diagénesis aportando a la comprensión de la historia de la cuenca y evaluando los factores composicionales y diagenéticos que afectan la calidad del reservorio. Las areniscas de la Formación Caballos varían entre subarcosas, litoarenitas y cuarzoarenitas. Los altos contenidos de cuarzo, la presencia de feldespato, líticos sedimentarios, líticos metamórficos y volcánicos sugieren una fuente mixta. Las poblaciones de circones detríticos con edades Precámbricas, Pérmicas y Triásicas y las características composicionales de las areniscas sugieren que las áreas fuentes podrían incluir macizos adyacentes con características composicionales y temporales semejantes a los actuales incluidos en Valle Superior, Macizo de Garzón y Macarena (Sección El Ocal), y el Valle Superior del Magdalena y la Cordillera Central (Sección El Cobre). Los cambios en las características composicionales y la geocronología en circones detríticos entre los miembros superior e inferior de ambas secciones, sugieren un cambio en áreas fuentes, asociado al agotamiento de los altos de basamento adyacentes, a cambios a lo largo de la componente de rumbo en el estilo estructural entre zonas adyacentes y la aparición de fuentes cada vez más orientales y occidentales, que reflejan el fin de la inestabilidad tectónica y la profundización de la cuenca. Al comparar los análisis de porosidad y permeabilidad con las características texturales, composicionales y la historia diagenética en las dos secciones estudiadas, se sugiere que la presencia de cuarzo, feldespato y líticos son un factor condicionante de la porosidad. En el miembro inferior donde son más abundantes estos dos últimos, los valores de porosidad son menores, ya que fueron transformados en arcilla y generan altos contenidos de pseudo-matriz. Ya para el miembro superior de la Formación Caballos la alta porosidad y los mejores valores de permeabilidad estarían relacionada con mayores contenidos de cuarzo y una mayor disolución de partículas del armazón durante las fases diagenéticas tardías. Estos resultados en conjunto con los trabajos anteriores; indican que la heterogeneidad en las propiedades petrofísicas de la Formación Caballos, además de ser consecuencia de las características ambientales, está controlada por la composición y la historia diagenética.