INENCO   05446
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN ENERGIA NO CONVENCIONAL
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Análisis de facies y estudio de la fábrica magnética en la ignimbrita Campo de la Piedra Pómez, Puna Austral: Implicancias en sus mecanismos de transporte y depositación.
Autor/es:
BAEZ WALTER; ARNOSIO MARCELO; VIRAMONTE JOSE G.
Lugar:
Neuquen
Reunión:
Congreso; XVIII Congreso Geológico Argentino; 2011
Institución organizadora:
AGA
Resumen:
Durante mucho tiempo los depósitos ignimbríticos fueron interpretados como el resultado de la depositación en masa de flujos granulares parcialmente fluidizados (Sparks et al., 1973). Recientemente (Branney and Kokelaar, 2002) propusieron que la depositación de un flujo piroclástico se produce por agradación progresiva y que los rasgos sedimentológicos observados en los depósitos ignimbríticos no representan la estructura del flujo, sino sólo las condiciones dominantes en la zona inferior del mismo (lower flow-boundary zone LFBZ) a lo largo del tiempo. Existen cuatro miembros finales de LFBZ: dominadas por: a) caída, b) tracción, c) flujos granulares y d) escape de fluidos (Branney and Kokelaar, 2002). Es importante resaltar que posiblemente las condiciones en el LFBZ sean diversas a las desarrolladas en la mayor parte del flujo. Según este modelo las variaciones verticales de facies indican variaciones a lo largo del tiempo en el LFBZ (flujo no estacionario), mientras que las variaciones laterales de facies indican que las condiciones en el LFBZ varían espacialmente en un momento dado (flujo no uniforme). En este trabajo se presenta un análisis de facies de la Ignimbrita Campo de la Piedra Pómez (ICPP) y resultados del estudio de la fábrica magnética de la matriz ignibrítica mediante el método de anisotropía de susceptibilidad magnética. Los resultados obtenidos fueron comparados con el desarrollo de las diferentes facies con el objetivo de evaluar la posible relación entre tipo de fábrica magnética y tipo de facies desarrollada. En la provincia de Catamarca, en el ámbito de la Puna Austral, se emplaza el Complejo Volcánico Cerro Blanco (Seggiaro et al., 1999, Viramonte et al., 2004, Arnosio et al., 2005), el cual representa un sistema de calderas anidadas cuaternarias. Un importante volumen de flujos piroclásticos de composiciones ácidas fueron emitidos a partir de las calderas. La unidad ignimbrítica mejor expuesta es la Ignimbrita Campo de la Piedra Pómez (ICPP). Los afloramientos de esta unidad se extienden hacia el norte de la caldera del Cerro Blanco formando tres “ramas” elongadas en dirección S-N y ocupan un área de ~200 km2. La ICPP está indurada por la cristalización en fase vapor, especialmente en su parte superior y en algunos sectores se observan zonas de alteración hidrotermal generadas por actividad fumarólica. Internamente la ICPP está dividida en dos unidades de flujo principales que constituyen una única unidad de enfriamiento. La arquitectura general de la ICPP está caracterizada por sectores proximales y medios relativamente homogéneos y sectores distales con desarrollo de fuertes variaciones laterales y verticales de facies. Dentro de la ICPP se reconocen 7 facies principales, que en algunos casos son divididas en subfacies. La facies más abundante es la facies de depósitos tamaño lapilli- cenizas masivos (mLT / mLTf / lmLP). Se trata de depósitos matriz sostenidos sin estructuración interna. En base a su granulometría y grado de selección se diferencian tres subfacies. La primera, caracterizada por abundantes pómez y líticos y escasa selección mLT. En zonas proximales el porcentaje de líticos alcanza 30-35% dando lugar a otra sub facies constituida por depósitos tamaño lapilli-ceniza masivos ricos en líticos lmLP. Por último, la tercera subfacies está representada por depósitos masivos de granulometría más fina, ceniza- lapilli finos y mayor grado de selección (mLTf). Otra facies importante y relativamente abundante es la Facies de lapilli-ceniza con estratificación difusa (dbLT). Se trata de depósitos matriz sostenidos que exhiben una fina estratificación representada por cambios granulométricos y variaciones en el porcentaje de pómez. En algunos casos los cambios granulométricos son netos y en otros muy sutiles. En general, la abundancia y el tamaño de líticos es menor que en las facies mLT. En las zonas distales existe un buen desarrollo de la facies de lentes ricos en pómez (lenspC). Se trata de cuerpos lenticulares con fábricas clásto sostenidas con abundantes pómez con tamaños promedios de (7-8 cm). Por otro lado, las zonas proximales son caracterizadas por la presencia de la facies de brechas líticas (mlBr/ lenslBr). La misma puede ser dividida en dos subfacies en base a la morfología de los cuerpos y porcentaje de líticos. La primer subfacies, brechas líticas masivas (mlBr), presentan hasta un 40 % de líticos y una fabrica en gran parte matriz sostenida. La segunda subfacies está constituida por cuerpos lenticulares discretos con fábricas clásto sostenidas (lenslBr). Por último, una facies claramente subordinada dentro de la ICPP es la facies de lapilli-ceniza con estratificación cruzada de bajo ángulo (xsLT). Se trata de depósitos bien seleccionados, con desarrollo de estratificación cruzada de bajo ángulo y con espesores que no superan los 20 cm. Las muestras donde se midió la anisotropía de susceptibilidad magnética (AMS) tienen en general elipsoides de AMS con morfologías obladas y buen desarrollo de la foliación magnética. El plano de foliación magnética suele estar inclinado pocos grados con respecto a la horizontal. Diversos autores proponen que la imbricación del plano de foliación magnética es un buen indicador de la dirección de flujo (Incoronato et al. 1983), de la misma forma que la imbricación de pómez y líticos (Potter and Oberthal, 1987). En base a la morfología de los elipsoides se reconocieron cuatro tipos de fábricas magnéticas. Tipo 1: Elipsoide donde el eje mayor K1 es paralelo a la dirección de la imbricación del plano de foliación magnética. La orientación del eje mayor K1 indica que los cristales paramagnéticos y ferromagnéticos sensu lato están orientados con sus ejes mayores paralelos a la dirección de flujo. Tipo 2: Elipsoide donde el eje mayor K1 se orienta perpendicularmente a la dirección del flujo. En este caso los cristales están orientados con sus ejes mayores perpendiculares al flujo. Tipo3: Elipsoide con buen desarrollo del plano de foliación magnética pero una distribución amplia de los ejes K1 y K2, la orientación del eje mayor de los granos es variable. Tipo4 (anómala): Elipsoides con un grado de anisotropía muy bajo con pobre desarrollo de la lineación y foliación magnética. Este tipo de fábrica es abundante en la unidad de flujo superior la cual está más afectada por cristalización en fase vapor En base a lo descripto se puede interpretar que las facies homogéneas (mLT / mLTf / lmLP) son generadas en LFBZ dominadas por escape de fluidos o dominadas por flujos granulares, en los cuales la tracción y segregación inducida por turbulencia es impedida (Branney and Kokelaar, 2002). La presencia de fábricas magnéticas de tipo 1 y 2 asociadas a estas facies masivas indican que la LFBZ se caracterizaba por ser una dispersión de alta densidad con desarrollo de fuertes esfuerzos de cizalla que generaron una buena organización de los granos. La fábrica tipo 1 se interpreta como clastos transportados suspendidos en la dispersión con alta concentración de partículas y depositados con su eje mayor paralelo al flujo. La fábrica tipo 2 indica que los clastos son transportados por rolído y depositados con su eje mayor perpendicular a la dirección del flujo. Ambos casos se desarrollaría en LFBZ dominados por flujos granulares con buen desarrollo de esfuerzos de cizalla. La fábrica tipo 3 también se asocia a las facies masivas e indica un estado de organización menor de la fábrica. Esto podría responder a que estas facies se asocian a LFBZ dominados por escapes de fluidos. En este caso, el permanente flujo ascendente de fluidos a través de la LFBZ impide el desarrollo de la lineación magnética (Branney and Kokelaar, 2002). Las facies estratificadas dbLT indican momentos de fuerte no estacionalidad dentro de la LFBZ. La no estacionalidad del flujo se puede generar por la presencias de “oleadas” dentro de un flujo sostenido o disrupción de la LFBZ por vórtices turbulentos esporádicos. También podrían ser generadas por fenómenos fricciónales, debidos a que la LFBZ dominada por flujos granulares alcanza un espesor crítico y se deposita súbitamente formando una de las láminas del depósito (Branney and Kokelaar, 2002). La presencia de fábricas magnéticas de tipo 1 asociadas a estas facies refuerza la idea de que su génesis está ligada a LFBZ dominada por flujos granulares. Las facies de lentes ricos en pómez (lenspC) se generan por segregación de las pómez dentro de la LFBZ dominadas por escapes de fluidos o por flujos granulares. Generalmente, los fragmentos pumíceos avanzan hacia las zonas distales sin depositarse en las facies proximales y medias (overpasing). Finalmente, en la zona distal las condiciones dentro de la LFBZ son favorables para la depositación (Branney and Kokelaar, 2002). Las facies de brechas líticas (mlBr/ lenslBr) se depositan en LFBZ con condiciones similares a las facies masivas. La diferencia radica en un mayor aporte de líticos al flujo, ya sea por erosión del conducto, clímax del colapso caldérico etc. (Branney and Kokelaar, 2002). Las facies caracterizadas por estructuras tractivas (xsLT) se interpretan como resultado de depositación dentro de una zona basal de flujo dominada por tracción (Branney and Kokelaar, 2002). Estos depósitos constituyen lo que normalmente se denominan graund surge asociados al frente de avance del flujo piroclástico. Las fábricas tipo 4 anómalas están presentes en diferentes facies y diferentes posiciones estratigráficas dentro de la unidad, y su origen estaría relacionado con la cristalización en fase vapor. Se concluye que las importantes variaciones laterales y verticales de facies indican que los flujos que generaron la ICPP, fueron de tipo no estacionario y no uniforme. Las condiciones en la LFBZ variaban tanto temporalmente como espacialmente. Esto podría estar ligado a una historia de colapso caldérico compleja, con fluctuaciones en la intensidad de la erupción a lo largo del tiempo. También puede influir la interacción con la paleotopografía, ingestión de aire, etc.lower flow-boundary zone LFBZ) a lo largo del tiempo. Existen cuatro miembros finales de LFBZ: dominadas por: a) caída, b) tracción, c) flujos granulares y d) escape de fluidos (Branney and Kokelaar, 2002). Es importante resaltar que posiblemente las condiciones en el LFBZ sean diversas a las desarrolladas en la mayor parte del flujo. Según este modelo las variaciones verticales de facies indican variaciones a lo largo del tiempo en el LFBZ (flujo no estacionario), mientras que las variaciones laterales de facies indican que las condiciones en el LFBZ varían espacialmente en un momento dado (flujo no uniforme). En este trabajo se presenta un análisis de facies de la Ignimbrita Campo de la Piedra Pómez (ICPP) y resultados del estudio de la fábrica magnética de la matriz ignibrítica mediante el método de anisotropía de susceptibilidad magnética. Los resultados obtenidos fueron comparados con el desarrollo de las diferentes facies con el objetivo de evaluar la posible relación entre tipo de fábrica magnética y tipo de facies desarrollada. En la provincia de Catamarca, en el ámbito de la Puna Austral, se emplaza el Complejo Volcánico Cerro Blanco (Seggiaro et al., 1999, Viramonte et al., 2004, Arnosio et al., 2005), el cual representa un sistema de calderas anidadas cuaternarias. Un importante volumen de flujos piroclásticos de composiciones ácidas fueron emitidos a partir de las calderas. La unidad ignimbrítica mejor expuesta es la Ignimbrita Campo de la Piedra Pómez (ICPP). Los afloramientos de esta unidad se extienden hacia el norte de la caldera del Cerro Blanco formando tres “ramas” elongadas en dirección S-N y ocupan un área de ~200 km2. La ICPP está indurada por la cristalización en fase vapor, especialmente en su parte superior y en algunos sectores se observan zonas de alteración hidrotermal generadas por actividad fumarólica. Internamente la ICPP está dividida en dos unidades de flujo principales que constituyen una única unidad de enfriamiento. La arquitectura general de la ICPP está caracterizada por sectores proximales y medios relativamente homogéneos y sectores distales con desarrollo de fuertes variaciones laterales y verticales de facies. Dentro de la ICPP se reconocen 7 facies principales, que en algunos casos son divididas en subfacies. La facies más abundante es la facies de depósitos tamaño lapilli- cenizas masivos (mLT / mLTf / lmLP). Se trata de depósitos matriz sostenidos sin estructuración interna. En base a su granulometría y grado de selección se diferencian tres subfacies. La primera, caracterizada por abundantes pómez y líticos y escasa selección mLT. En zonas proximales el porcentaje de líticos alcanza 30-35% dando lugar a otra sub facies constituida por depósitos tamaño lapilli-ceniza masivos ricos en líticos lmLP. Por último, la tercera subfacies está representada por depósitos masivos de granulometría más fina, ceniza- lapilli finos y mayor grado de selección (mLTf). Otra facies importante y relativamente abundante es la Facies de lapilli-ceniza con estratificación difusa (dbLT). Se trata de depósitos matriz sostenidos que exhiben una fina estratificación representada por cambios granulométricos y variaciones en el porcentaje de pómez. En algunos casos los cambios granulométricos son netos y en otros muy sutiles. En general, la abundancia y el tamaño de líticos es menor que en las facies mLT. En las zonas distales existe un buen desarrollo de la facies de lentes ricos en pómez (lenspC). Se trata de cuerpos lenticulares con fábricas clásto sostenidas con abundantes pómez con tamaños promedios de (7-8 cm). Por otro lado, las zonas proximales son caracterizadas por la presencia de la facies de brechas líticas (mlBr/ lenslBr). La misma puede ser dividida en dos subfacies en base a la morfología de los cuerpos y porcentaje de líticos. La primer subfacies, brechas líticas masivas (mlBr), presentan hasta un 40 % de líticos y una fabrica en gran parte matriz sostenida. La segunda subfacies está constituida por cuerpos lenticulares discretos con fábricas clásto sostenidas (lenslBr). Por último, una facies claramente subordinada dentro de la ICPP es la facies de lapilli-ceniza con estratificación cruzada de bajo ángulo (xsLT). Se trata de depósitos bien seleccionados, con desarrollo de estratificación cruzada de bajo ángulo y con espesores que no superan los 20 cm. Las muestras donde se midió la anisotropía de susceptibilidad magnética (AMS) tienen en general elipsoides de AMS con morfologías obladas y buen desarrollo de la foliación magnética. El plano de foliación magnética suele estar inclinado pocos grados con respecto a la horizontal. Diversos autores proponen que la imbricación del plano de foliación magnética es un buen indicador de la dirección de flujo (Incoronato et al. 1983), de la misma forma que la imbricación de pómez y líticos (Potter and Oberthal, 1987). En base a la morfología de los elipsoides se reconocieron cuatro tipos de fábricas magnéticas. Tipo 1: Elipsoide donde el eje mayor K1 es paralelo a la dirección de la imbricación del plano de foliación magnética. La orientación del eje mayor K1 indica que los cristales paramagnéticos y ferromagnéticos sensu lato están orientados con sus ejes mayores paralelos a la dirección de flujo. Tipo 2: Elipsoide donde el eje mayor K1 se orienta perpendicularmente a la dirección del flujo. En este caso los cristales están orientados con sus ejes mayores perpendiculares al flujo. Tipo3: Elipsoide con buen desarrollo del plano de foliación magnética pero una distribución amplia de los ejes K1 y K2, la orientación del eje mayor de los granos es variable. Tipo4 (anómala): Elipsoides con un grado de anisotropía muy bajo con pobre desarrollo de la lineación y foliación magnética. Este tipo de fábrica es abundante en la unidad de flujo superior la cual está más afectada por cristalización en fase vapor En base a lo descripto se puede interpretar que las facies homogéneas (mLT / mLTf / lmLP) son generadas en LFBZ dominadas por escape de fluidos o dominadas por flujos granulares, en los cuales la tracción y segregación inducida por turbulencia es impedida (Branney and Kokelaar, 2002). La presencia de fábricas magnéticas de tipo 1 y 2 asociadas a estas facies masivas indican que la LFBZ se caracterizaba por ser una dispersión de alta densidad con desarrollo de fuertes esfuerzos de cizalla que generaron una buena organización de los granos. La fábrica tipo 1 se interpreta como clastos transportados suspendidos en la dispersión con alta concentración de partículas y depositados con su eje mayor paralelo al flujo. La fábrica tipo 2 indica que los clastos son transportados por rolído y depositados con su eje mayor perpendicular a la dirección del flujo. Ambos casos se desarrollaría en LFBZ dominados por flujos granulares con buen desarrollo de esfuerzos de cizalla. La fábrica tipo 3 también se asocia a las facies masivas e indica un estado de organización menor de la fábrica. Esto podría responder a que estas facies se asocian a LFBZ dominados por escapes de fluidos. En este caso, el permanente flujo ascendente de fluidos a través de la LFBZ impide el desarrollo de la lineación magnética (Branney and Kokelaar, 2002). Las facies estratificadas dbLT indican momentos de fuerte no estacionalidad dentro de la LFBZ. La no estacionalidad del flujo se puede generar por la presencias de “oleadas” dentro de un flujo sostenido o disrupción de la LFBZ por vórtices turbulentos esporádicos. También podrían ser generadas por fenómenos fricciónales, debidos a que la LFBZ dominada por flujos granulares alcanza un espesor crítico y se deposita súbitamente formando una de las láminas del depósito (Branney and Kokelaar, 2002). La presencia de fábricas magnéticas de tipo 1 asociadas a estas facies refuerza la idea de que su génesis está ligada a LFBZ dominada por flujos granulares. Las facies de lentes ricos en pómez (lenspC) se generan por segregación de las pómez dentro de la LFBZ dominadas por escapes de fluidos o por flujos granulares. Generalmente, los fragmentos pumíceos avanzan hacia las zonas distales sin depositarse en las facies proximales y medias (overpasing). Finalmente, en la zona distal las condiciones dentro de la LFBZ son favorables para la depositación (Branney and Kokelaar, 2002). Las facies de brechas líticas (mlBr/ lenslBr) se depositan en LFBZ con condiciones similares a las facies masivas. La diferencia radica en un mayor aporte de líticos al flujo, ya sea por erosión del conducto, clímax del colapso caldérico etc. (Branney and Kokelaar, 2002). Las facies caracterizadas por estructuras tractivas (xsLT) se interpretan como resultado de depositación dentro de una zona basal de flujo dominada por tracción (Branney and Kokelaar, 2002). Estos depósitos constituyen lo que normalmente se denominan graund surge asociados al frente de avance del flujo piroclástico. Las fábricas tipo 4 anómalas están presentes en diferentes facies y diferentes posiciones estratigráficas dentro de la unidad, y su origen estaría relacionado con la cristalización en fase vapor. Se concluye que las importantes variaciones laterales y verticales de facies indican que los flujos que generaron la ICPP, fueron de tipo no estacionario y no uniforme. Las condiciones en la LFBZ variaban tanto temporalmente como espacialmente. Esto podría estar ligado a una historia de colapso caldérico compleja, con fluctuaciones en la intensidad de la erupción a lo largo del tiempo. También puede influir la interacción con la paleotopografía, ingestión de aire, etc.
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