Determinación de Petrosomas y Evaluación de la Subsidencia de la Sedimentación Cretácica-Terciaria en el Flanco Norandino a través de un modelado de soterramiento.
Determinación de
Petrosomas y Evaluación de la Subsidencia de la Sedimentación
Cretácica-Terciaria en el Flanco Norandino venezolano a través de un modelado de
soterramiento.
Determination of petrosomas
and evaluation of the Subsidence Cretaceous-Tertiary Sedimentation in the
Norandino Flank through a modeling underground.
Montilva,
Katherin; Torres, Gusbel; Mattié, Eder y Guerrero, Omar
Universidad de Los Andes. Departamento de
Geología. Grupo de Investigaciones de Ciencias de la Tierra TERRA.
Resumen
El estudio de las
secciones aflorantes a lo largo del Flanco Norandino de Venezuela y su
comparación con el registro de pozo Guaruries 1X, ubicado al noreste de Zea
Edo. Mérida, se realizó con el objetivo de caracterizar los petrosomas y la
subsidencia de la sedimentación Cretácica-Terciaria en el Flanco Norandino, a
través de un modelado de soterramiento, para el análisis de la evolución del
margen suroeste de la Cuenca de Maracaibo. Empleando la metodología del
diagrama de Fisher (1964) y modelo de Allen (1984) y la herramienta Petromod
11®. Además, de la observación de electrofacies del registro, definición de
ciclos sedimentarios y litofacies. El diagrama de Fisher para la secuencia
cretácica, mostró variaciones evidentes del ascenso relativo del nivel del mar.
Los petrosomas están constituidos en las formaciones siliciclasticas por
arcosas líticas, cuarzo arenitas y litoarenitas, y en las calcáreas varían
entre mudstone- wackstone –packstone.
Mientras que la secuencia terciaria, tanto el diagrama de Fisher con el
modelo de Allen, revelan cambios
relacionados a pulsos tectónicos. Los petrosomas corresponden a sublitoarenitas,
arcosas líticas y grauvacas feldespáticas. El gradiente geotérmico es de 0,033
˚C/m, lo cual infiere posibles ventanas de petróleo y gas entre profundidades
de 8202 a 14763 pies.
Palabras claves: Análisis de Cuencas,
Petrosomas, Diagénesis.
Abstract
The study of outcropping along Norandino Flank
of Venezuela and their comparison with the well log Guaruries 1X, which is
located in the northeast of Zea, Mérida.
It was conducted to characterize petrosomas and subsidence of the
Cretaceous-Tertiary sedimentation in the Norandino Flank. Through an
underground modeling for the analysis of the evolution of the southwestern
margin of the Maracaibo Basin. It is used the methodology of diagram Fisher
(1964) and Allen model (1984) and the tool Petromod 11®. Furthermore, the
observation of electrofacies well log, the definition of sedimentary cycles and
lithofacies. Results of Cretaceous for Fisher diagram it showed obvious
variations in the relative rise of sea level. Petrosomas are made in
siliciclastic formations by lithic arkose, quartz sandstones and litoarenitas.
But, in calcareous formations vary among mudstone- wackstone -packstone. While
to the Tertiary the relationship between Fisher diagram and Allen model it
revealed changes related to tectonic pulses. The petrosomas correspond to
sublitoarenitas, feldspathic lithic arkose and greywacke. The geothermal
gradient calculated is 0.033 ° C /m; it allowed inferring possible oil and gas
windows from depths of 8,202 to 14,763 feet.
Keywords: Basin analysis, Petrosomas,
Diagenesis.
Introducción
La geología de la cobertura
sedimentaria en el Flanco Norandino y Centro de Los Andes venezolanos, fue
estudiada con objetivos exploratorios durante todo el Siglo XX. Lográndose
modelos descriptivos de gran utilidad en la exploración de la Cuenca de
Maracaibo. Ésta cuenca, constituye una cuenca antepaís activamente subsidente, limitando
al este y al oeste por márgenes pasivos con múltiples evidencias de inversión
tectónica, lo que ha permitido el desarrollo de regiones con excelentes
oportunidades para la exploración de hidrocarburos (Guerrero y Cantos, 2011).
Debido a la existencia de la
herramienta Petromod 11®, que permite la integración de los datos de
afloramiento y subsuelo; a la definición de petrosomas (Scasso y Limarino,
1997) y aunado con el complejo proceso
tectónico- sedimentario de Flanco Norandino, se plantea la necesidad de
establecer una metodología de correlaciones acorde con la estratigrafía
secuencial, de tal manera que permita integrar la geología de superficie con
las interpretaciones del registro del pozo y el análisis de los petrosomas de
dichas unidades.
Con la finalidad establecer de
esta manera una relación entre los datos de geología de superficie existentes
en el Flanco Norandino, con el perfil de pozo Guaruries 1X, ubicado a unos 15
km al noreste de Zea (UTM: N 947132,98 E 201193,84), cuyo control
estratigráfico abarca desde la Secuencia Jurásica (Fm. La Quinta) hasta la
Secuencia Terciaria (Fm. Betijoque), con el objetivo principal de caracterizar
los petrosomas y la subsidencia de la sedimentación Cretácica-Terciaria en el
Flanco Norandino, a través de un modelado de soterramiento. Empleando los
elementos lito-estratigráficos de la arquitectura sedimentaria y su expresión
en los afloramientos y la metodología de los Diagramas de Fisher (1964, en Vera
Torres, 1994) y Allen (1984, en Arche, 1992).
Ubicación del área de
estudio
El área de estudio comprende el
Flanco Norandino de Venezuela, abarcando una parte de la Depresión del Táchira
(Río Lobaterita-San Pedro del Río) (Figura 1), la parte occidental del Flanco
Norte que se extiende desde la frontera con Colombia hasta las inmediaciones
del rio Chama, por la sección de Mérida-El Vigía y las inmediaciones de
Mérida-Jají.
Figura 1. Ubicación del área de estudio
(lugares de reconocimiento en campo de los afloramientos de las secuencias
Terciarias y Cretácicas del
Flanco Norandino y ubicación aproximada del pozo GUARURIES 1X. (Tomado y
modificado de Guerrero y Cantos, 2011).
Metodología
Esta investigación se desarrolló en etapas
exploratorias, descriptivas y explicativas, llevando a cabo primeramente la búsqueda del
registro de pozos Guaruries (GUA 1X), pozo exploratorio, localizado a unos 15
km al noreste de Zea, estado Mérida. El mismo está compuesto por las curvas de
Potencial Espontáneo (SP), rayos gamma (GR), Resistividad (LLS y LLD) y
Conductividad (CLLD). Para éste trabajo se empleó únicamente la lectura de la
curva de rayos gamma. Posteriormente en campo se identificó en la zona de estudio las
unidades litológicas existentes en el área, se
levantaron pequeñas columnas estratigráficas y se llevó a cabo una definición
de litofacies de los afloramientos. La
etapa de laboratorio comenzó con la
digitalización del perfil de pozo utilizando la herramienta NEURALOG ®, la curva
rayos gamma (GR), específicamente; dividiéndolo en dos partes, la primera
correspondiente al Terciario (30 pies – 12050 pies) y la segundo al Cretácico
(12050 pies – 15540 pies) de la cuenca.
La determinación de las electrofacies de las
unidades geológicas del Cretácico y del Terciario, se hizo de acuerdo a la
definición de los ciclos sedimentarios
realizada por Vera Torres (1994) midiéndoles a cada uno sus espesores. Los
patrones de las electrofacies se realizaron usando la clasificación hecha por
LeBlanc (1972) para la respuesta de rayos gamma (GR) en el registro. Tomando en
cuenta los datos de ciclos y secuencias, se analizaron los cambios relativos
del nivel del mar dentro de la Cuenca tomando como base la línea de costa para
el Cretácico y la línea del nivel del mar para el Terciario, a través del
Diagrama de Fisher (1964, Vera Torres, 1994)), empleando datos como: tasa de
sedimentación, número de ciclos por intervalo, duración del intervalo y
duración media del ciclo.
En el análisis de los petrosomas se utilizaron
datos petrográficos ya existentes y para su clasificación se utilizaron los
triángulos establecidos por Petijonh (1987) para las areniscas, y para la
procedencia el diagrama QFL de Dickinson & Suczek, (1960, en Scasso y
Limarino 1997). Para estos solo se tomaron en cuenta las cantidades de cuarzo
total (Qt), feldespatos (F) y fragmentos Líticos (FL), para las rocas
siliciclasticas; mientras que para las rocas carbonáticas se utilizó la
clasificación de Dunham (1962, Arche,1992). En éste trabajo se elaboró un solo
Modelo de Allen (1984) en la Sección Terciaria del Registro Guaruries 1X,
debido a que el mismo solo puede ser aplicado para los sedimentos clásticos.
Por último se realizó un modelado de soterramiento
en una dimensión (1D), usando los datos de edad, espesor y litología, tanto del
Cretácico como del Terciario empleando la herramienta de PETROMOD 11 ® y se
relacionó con los petrosomas y ambientes sedimentarios del flanco Norandino de
la Cuenca de Maracaibo, con el fin de saber si es posible la existencia de
ventanas de petróleo y gas, y de ser así establecer las condiciones de
formación de las mismas. Para ello se utilizó la clasificación planteada por
Foscolos (1976, Vera Torres, 1994), para los estadios diagenéticos en las rocas
y la clasificación propuesta por Nicolas
y Bamburak (2009, en Pachano, 2012), que relaciona la temperatura de
soterramiento de la roca con el Tmáx, para definir en qué estado de madurez
se encuentra la roca y si es prospecta o no para la generación de hidrocarburos
(Tabla I).
Tabla
I. Relación Tmáx y
temperatura de soterramiento. Tomado de Pachano (2012).
|
Tmáx (˚C)
|
Clasificación
|
Temperatura
de soterramiento (˚C)
|
|
<435
|
Inmadura
|
<100
|
|
435-465
|
Madura
|
100-150
|
|
>465
|
Sobremadura
|
>150
|
Análisis de resultados
Del
registro de pozo GUA 1X, en su tramo del
Cretácico (3350 pies), se obtuvo, cuarenta y tres (43) ciclos sedimentarios,
tres (3) secuencias estratocrecientes y siete (7) secuencias
estratodecrecientes, con espesores promedios entre 4,57m y 76,2m. Los patrones
de electrofacies característicos de esta sección son de tipo simétricos
(granocrecientes-granodecrecientes) y de
tipo Campana (granodecrecientes). Estos
datos se compararon en campo con los afloramientos obteniendo que los elementos
de arquitectura característicos, desarrollados a partir de modificaciones
realizadas a los modelos de Miall (1996, en Guerrero y Cantos, 2011) y Johnson
(1978, en Arche, 1992), son los siguientes (Tabla II):
Tabla. II.
Elementos de arquitectura del Cretácico en el registro Guaruries 1x.
|
Elementos de Arquitectura
|
Interpretación
|
|
Ha
|
Facies
heterolíticas con dominio de arenas.
|
|
Sfr
|
Capas
de arenas, correspondientes a barras del frente deltaico
|
|
Sli
|
Capas
de arenas, correspondientes a barras litorales.
|
|
Mb
|
Facies
de lutitas, interestratificadas.
|
|
Mbs
|
Facies
de lutitas siliciclásticos.
|
|
Y
|
Horizontes
carbonaticos que varían entre Mudstone-Wackstone.
|
En el Diagrama de Fisher, se pueden observar las diferentes secuencias de estratos, dos (2) TST durante el Cretácico inferior y en el Albiense-Cenomaniense, dos (2) MFS durante el Aptiense y el Turoniense-Santoniense y dos (2) HST durante el Albiense y el Maastrichtiense, las cuales representan los momentos transgresivos y regresivos de la cuenca. Presentando una tasa de subsidencia de 0,020 m/ka y un cuadro estructural de margen pasivo durante todo el Cretácico (Figura 2). Esta gráfica se comparó con la curva de Haq et, al. (1986, Vera Torres, 1994), pudiéndose observar que ambas tienen un comportamiento similar (Figura 3). En cuanto a los ambientes de sedimentación estos varían entre ambientes deltaicos marinos someros hasta ambientes abisales.
Figura 2. Imagen resumen del diagrama de
Fisher, tectónica, ambientes y petrosomas del Cretácico.
Figura 3.
Relación entre el diagrama de Fisher del Cretácico para el pozo Guaruries 1X y
la curva de Haq et al, (1986).
Para el análisis de los petrosomas, se elaboraron
secciones finas de rocas de las unidades geológicas, las cuales se clasificaron
por el triángulo de Petijohn (1957, Vera Torres, 1994) como litoarenitas,
arcosas líticas y cuarzo arenitas (Figura 4). El porcentaje de matriz se
encuentra en un rango comprendido entre el 5 % – 10% con una baja proporción de
feldespatos. Dando como resultado las siguientes procedencias:
Figura 4.
Diagrama de discriminación de áreas de aporte propuesto por de Dickinson (1983,
Qt: cuarzo, Li: fragmentos líticos, F: Feldespato), con la ubicación de las
muestras; Rn (Formación Rio Negro), Ag (Formación Aguardiente) y MJ (Formación
Mito Juan).
Del
registro de pozo GUA 1X, en su parte
Terciaria, se obtuvo, ciento sesenta y dos (162) ciclos sedimentarios, seis (6)
secuencias estratocrecientes y veinte (20) secuencias estratodecrecientes, con
espesores promedios entre 6,09 m y 88,91 m. Los patrones de electrofacies
característicos de esta sección son de tipo
Campana (granodrecientes), con algunos pequeños espesores de tipo Cilindro
(granoagradantes). Los elementos de arquitectura característicos, tomando en
cuenta los modelos propuesto por Miall (1996, Guerrero y Cantos, 2011) y
adaptándolo a nuestras unidades geológicas, son (Tabla III):
Tabla III.
Elementos de arquitectura del Terciario en el registro Gua 1x.
|
Elemento de Arquitectura
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Interpretación
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|
Spr
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Capas de arenas, correspondientes a barras de prodelta.
|
|
Fll
|
Finos correspondientes a llanuras deltaicas.
|
|
CH
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Depósitos de canal de ríos meandriforme.
|
|
LA
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Depósitos de acreción lateral.
|
|
Ls
|
Depósitos de arena laminada.
|
|
C
|
Carbón (Somerización-Paleosuelo).
|
|
Fr
|
Paleosuelos, bioturbación.
|
|
Cs
|
Depósitos de abanicos de rotura
|
|
Sfr
|
Capas de arenas, correspondientes a barras del frente deltaico.
|
|
Ff
|
Finos de llanura aluvial.
|
|
SB
|
Barras de canal de sistemas fluviales.
|
|
En los Diagramas de Fisher y de Allen, se pueden
observar las diferentes secuencias de estratos, cinco (5) pulsos tectónicos
producto del levantamiento de la Cordillera de los Andes Venezolanos, en donde
la primera de estas, ocurre entre Oligoceno-Mioceno. (Formación Palmar).
Presentando una tasa de subsidencia de 0,068 m/ka y una configuración
estructural compleja, la cual comienza con un periodo extensivo durante el
Maastrichtiense - Eoceno Inferior, un borde Transtensivo-Transpresivo durante
el Eoceno Medio, un borde Transpresivo durante el Mioceno y la conformación de
la cuenca antepaís durante el Mioceno - Plioceno. De acuerdo al diagrama de
Allen, durante todo el Terciario se produce una disminución en la tasa de
subsidencia de la misma y con esto, un aumento en la tasa de sedimentación, la
cual se incrementa con cada pulso tectónico. Sin embargo, se observa un cambio
significativo en el patrón sedimentario que ocurre en la Formación Isnotú, un
cambio en la composición aumentando de forma drástica la proporción de arenas
con respecto a las de finos, este comportamiento pudo originar discordancias
progresivas a lo largo del Mioceno-Plioceno, las cuales pueden asociarse a cada pulso del
levantamiento andino. Dentro de la Secuencia del Terciario se interpretan dos
zonas prospectivas para el entrampamiento de los hidrocarburos (rocas
yacimientos), las cuales se encuentran dentro de la Formación Isnotú, que según
el Diagrama de Allen corresponden a las secuencias C (Figura 5) . El diagrama
de Fisher se comparó con la curva de Haq, et al. (1986, en Quijada, et al.1997),
pudiéndose observar que ambas tienen un comportamiento similar, presentando
algunas variaciones, en donde los procesos pudieron afectar solo de manera
regional a la Cuenca de Maracaibo (Figura 6). En cuanto a los ambientes de
sedimentación son principalmente deltaicos mareales a continentales con dominio
fluvial.
Para el análisis de los petrosomas, se
utilizaron datos mineralógicos de muestras ya analizadas, las cuales se
clasificaron por el triángulo de Petijonh
(1957, Vera Torres, 1994), como sublitoarenita, cuarzo arenita, arcosas
líticas, grauvacas feldespáticas y grauvacas líticas. El porcentaje de matriz
se encuentra en un rango comprendido entre el
1 % – 20 % con un aumento en la proporción de feldespatos. Dando como
resultado las siguientes procedencias (Figura 7).
A partir de los datos de edad, espesor y litología,
tanto de las formaciones del Cretácico
como del Terciario usando la herramienta de PETROMOD 11 ® se realizó un
modelado de soterramiento (Figura 8), del cual se aprecia que el margen
centro-norte del Flanco Norandino fue
controlado inicialmente durante el Cretácico inferior por un margen pasivo –
extensional que produjo acumulaciones importantes de sedimentos de tipo arcosas
y arcosas líticas, la cual pasa a sedimentación más profunda de cuenca, con formación
de mudstone –packstone y lutitas de
mezcla con sedimentos extraclastos provenientes de orógenos reciclado, que
caracterizan la sedimentación del Cretácico superior de este margen de cuenca.
Durante el
Paleógeno (Paleoceno-Eoceno-Oligoceno), se experimenta un cambio geométrico de
la cuenca del Lago de Maracaibo, debido a procesos compresivos conformando una
geometría de cuenca de antepaís (foreland),
trayendo como consecuencia la acumulación de petrosomas del tipo litarenistas -
sublitarenitas de orógenos reciclados hasta conformar durante el Eoceno,
petrosomas del tipo cuarzoarenitas – sublitarenitas de orógenos reciclados. A
finales del Paleógeno – inicios del Neógenos se experimenta una profundización
de los márgenes de las cuencas (foredeep),
debido al proceso de levantamiento de la actual cordillera andina venezolana,
lo cual produce un incremento en el aporte sedimentario con el aporte de
arcosas líticas del orógeno reciente. Debido a las pulsaciones tectónicas
relacionadas con el levantamiento andino, se incrementan las acumulaciones de
petrosomas del tipo arcosas líticas y grauvacas feldespáticas y líticas que son
características de las formaciones Isnotú y Betijoque.
Figura 5. Diagrama de Fisher,
tectónica, ambientes y petrosomas de la Secuencia Terciaria.
Figura 7. Diagrama de discriminación de
áreas de aporte propuesto por de Dickinson (1983, en Vera Torres, 1994), con la
ubicación de las muestras. GOc (Formación Los Cuervos), GOb (Formación Barco),
Cr (Formación Carbonera), Ln (Formación León), Pm (Formación Palmar), Isn
(Formación Isnotú), Bt (Formación Betijoque).
Figura 8. Integración de condiciones de soterramiento-petrosomas
y rangos de temperatura para la secuencias Cretácicas – Terciarias del Flanco
Norandino.
Se reconocen
en las gráficas de espesores y temperaturas del flanco norandino, pudiendo
apreciar un comportamiento inversamente proporcional del rango de temperatura
con respecto a los espesores de sedimentación, pero directamente proporcional
con la edad de las unidades. Este aspecto refleja el cambio abrupto de
sedimentación ocurrido durante el transito Oligoceno-Mioceno inferior, con un
incremento de sedimentación en la cuenca foredeep,
debido a la tasa de elevación del sistema de cordilleras de Los Andes Venezolanos.
Mientras que para el Cretácico y Paleógeno, el proceso de sedimentación –
soterramiento-rango de temperatura se produce de manera lenta y progresiva,
conformando potenciales zonas de prospectos de hidrocarburos por condiciones
diagenéticas, siendo en la Mesogénesis, en donde de
acuerdo a la profundidad (2000 m a 3500 m), se pueden encontrar las posibles
ventanas de petróleo y gas. Y haciendo la relación entre la temperatura de
soterramiento y el Tmáx se obtuvo, que algunas formaciones con indicios de roca
madre pudieron alcanzar la madurez necesaria para generación de hidrocarburos,
en un intervalo de profundidad comprendido entre 3000 m y 4500 m en el pozo
Guaruries 1x. Con los datos de profundidad y temperatura de soterramiento, se
consiguió un gradiente geotérmico de 0,033 ˚C/m.
CONCLUSIONES
El análisis de los petrosomas pudo mostrar que
durante el Cretácico se dieron faces regresivas con depósitos de sedimentos
clásticos dentro de un margen pasivo, y debido a su bajo contenido en
feldespatos estos depósitos se encontraban lejos de su área fuente, cuyas
procedencias son de Orógenos reciclados relacionados con sedimentos
continentales transicionales y algunos del interior Cratónico.
Para la Secuencia del Terciario, el análisis de los
petrosomas pudo mostrar que a medida que progradan los ambientes sedimentarios
continentales el porcentaje de
feldespatos aumenta y esto se debe a eventos tectónicos, los cuales aceleran la
depositación en zonas cercanas a las áreas fuentes, de igual manera la
presencias de petrosomas arcosicos / subarcosicos con cuarzo arenitas
determinan la existencia de orógenos reciclados como zonas de procedencia.
Tanto en el Diagrama de Fisher como en el de Allen
se pueden observar pulsaciones tectónicas producto del levantamiento de la
Cordillera de los Andes, con cambios en el patrón de depósito, y en algunos
casos creando “discordancias progresivas” como la observada durante el Mioceno
Medio. Durante todo el diagrama se observó una progradación continua en la
cuenca con algunos periodos de estabilización de la misma, cuyos porcentajes de
arenas y finos se encontraban aproximadamente en la misma proporción a excepción
de los episodios tectónicos en donde aumentaba las depósitos de arenas
correspondientes a depósitos molásicos.
El modelo de soterramiento, mostró que durante la
Mesogénesis (profundidades 2000 m a 3500
m), podrían encontrarse ventanas de petróleo y gas, aunque, al asociarse estos
valores con los obtenidos de la temperatura de soterramiento con los Tmáx, se
puede decir que las profundidades, en que la roca pudo haber alcanzado la
madurez necesaria para generar hidrocarburos es de 3000m a 4500m en el pozo
Guaruries 1x. Sin embargo hace falta datos, para poder afirmar tal
hipótesis, ya que no tenemos certeza de
que en el pozo la roca madre (en este caso para la Cuenca de Maracaibo Fm. La
Luna), haya alcanzado la madurez necesaria para la generación de hidrocarburos,
así tengamos el Tmáx, ya que hacen falta
estudios de pirolisis, refractancia a la vitrinita, entre otros.
Agradecimientos: Los autores agradecen al CDCHTA – ULA por su
valiosa ayuda económica a través del proyecto I-1409-14-02C
REFERENCIAS
Allen G.P, Coadou A, Mercier F. 1989. Clastic Reservoir
Sedimentology. Total Exploration Laboratory.
Arche A. 1992. Sedimentología. Consejo superior de investigaciones
científicas Madrid. Madrid Vol. I. p 515-517.
Guerrero O. y Cantos G. 2011.Gira geológica de campo. Sedimentación y Estratigrafía Terciaria y
Cretácica del flanco norandino y centro-andino venezolano. Universidad de los
Andes.
Martinez F, Roux
J, Castillo J, Bastardo M, y Carrasquel M. 2010.
Relación de la deformación extensional y contractiva en la región centro-sur de
la Cuenca de Maracaibo: implicancias para el desarrollo de potenciales trampas
petrolíferas. Interciencia. Dec 2010, Vol 35 N˚ 12. p. 884-885.
Pachano M. 2012. Caracterización geoquímica y
sedimentológica de la formación Colon con fines de prospección de lutitas
gasíferas en los municipios Jiménez y Torres, estado Lara. Trabajo especial de
grado. Universidad de los Andes. Mérida.
Quijada E, Cassani
F, Hambaleck N y Viotino R. 1997. Evaluación de una cuenca sedimentaria
mediante análisis de subsidencia y si importancia en el sistema petrolífero.
Ejemplo: Noroeste Cuenca de Maracaibo, Venezuela. Memorias VIII Congreso
Geológico Venezolano. Sociedad Venezolana de Geología. Tomo 2. p 309- 317.
Scasso R.A, Limarino D. 1997. Petrología y diagénesis de rocas clásticas.
Asociación Argentina de Sedimentología.
Vera Torres J,A. 1994.
Estratigrafía. Principios y métodos. Editorial Rueda. Madrid.
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