The lithostratigraphic units that conform the Sorocayense Group and fill the Sorocayense-Hilario sub-basin represent an alluvial-fluvial-lacustrine succession with significant volcanic supply during its deposition. They are namely the Cerro Colorado del Cementerio, Agua de los Pajaritos, Monina, Hilario and El Alcázar formations and present several carbonate levels. The genesis, diagenesis, and main controlling factors on continental carbonates present a means to understand basin evolution through the study of their petrography and chemical elemental composition through cathodoluminescence techniques. We have identified six microfacies: a) homogeneous micrite, b) bioclastic micrite, c) dolomicrite, d) laminated micrite, e) oncolitic packstone, and f) sparitic carbonate. Among these microfacies, six cementation and alteration phases have been identified: a) micritization, b) mechanical compaction, c) calcitic cementation, d) sparitic cementation, e) microsparitic cementation, and f) chemical compaction. This analysis allowed establishing a chronology of the diagenetic modifications undergone by the carbonates. Results support diagenesis was controlled mainly by tectonics showing major impact in carbonate facies identified at the flexural margin of the rift. The effect would have been linked to exertion of a paleohydrological effect favoring lateral meteoric water migration through faulting. The presence of dolomite in some of the microfacies is linked to the presence of montmorillonite as the dominant Mg-rich-phyllosilicate in clay assemblages most likely acting as the potential source. In turn, Mg is more likely to be replaced by Mn leading to luminescent carbonate microfacies.Las unidades litoestratigráficas que conforman el Grupo Sorocayense y que constituyen el relleno de la subcuenca Sorocayense-Hilario representan sistemas aluviales-fluviales-lacustres con aporte volcánico significativo durante su depositación. Estas unidades corresponden a las formaciones: Cerro Colorado del Cementerio, Agua de los Pajaritos, Monina, Hilario y El Alcázar y cada una de ellas contiene niveles carbonáticos. Estos carbonatos continentales constituyen un medio útil para entender la evolución de la subcuenca a través del estudio petrográfico complementado con técnicas de catodoluminiscencia. Estos estudios han permitido entender la génesis y diagénesis carbonática e inferir qué factores principales la controlaron. Se identificaron seis microfacies: a) micrita homogénea, b) micrita bioclástica, c) dolomicrita, d) micrita laminada, e) packstone oncolítico, y f) carbonato esparítico. En tales microfacies, se identificaron seis fases de cementación y alteración: a) micritización, b) compactación mecánica, c) cementación calcítica, d) cementación esparítica, e) cementación microesparítica, y f) compactación química. Estos análisis permitieron establecer una cronología diagenética y apoyan la hipótesis de que la diagénesis fue controlada por la tectónica, con mayor impacto en las facies carbonáticas asociadas al margen flexural de la subcuenca. El principal efecto habría sido por medio de la acción paleohidrológica, lo que favoreció la migración lateral de agua meteórica a través de los fallamientos. La presencia de dolomita en algunas microfacies se vincula con la composición predominantemente montmorillonítica de los ensambles de arcillas que habría aportado el Mg. A su vez, en los carbonatos, el Mg tiende a ser fácilmente reemplazado por Mn, lo que causa incremento de la luminiscencia.