“Composición química de las rocas máficas primitivas del Ciclo Famatiniano entre las latitudes 22° y 33° Sur y su implicancia en la naturaleza de la fuente mantélica”.

OTAMENDI J.; ESCRIBANO F.; CRISTOFOLINI E; MOROSINI AUGUSTO

BAHIA BLANCA

Congreso; XVI MinMet y V PIMA.; 2023

UNS-AGA

Los magmas máficos con características geoquímicas primitivas constituyen el flujo de masa primario desde el manto hacía la corteza de la Tierra, en todos los ambientes tectónicos y, en particular, en la zonas de subducción (Hoffman, 1997). Solamente las rocas máficas primitivas contienen información sobre las condiciones de fusión del manto, los procesos de diferenciación ígnea en la transición manto-corteza, y la presencia de contaminación cortical, si la hubiera, en niveles profundos de la corteza (DeBari, 1994). Como tal, las rocas máficas ordovícias del paleo-arco Famatiniano expuestas entre las latitudes 22° y 33° Sur representan una posibilidad única para evaluar la naturaleza y la evolución de la fuente mantélica. Además, las rocas máficas permiten estimar si la fuente mantélica original, para algunos elementos traza de interés, fue su el manto previo a ser metasomatizado o la componente de subducción (McDade et al., 2003). Para responder al problema general, se recopilaron de la literatura disponible unos 200 análisis químicos de rocas máficas y ultramáficas con contenidos de SiO2 entre 41 y 53 % (% = % p/p) y Mg# entre 0,55 y 0,85 (donde Mg# es MgO/MgO + FeO* en base molar y FeO* es hierro total). De la totalidad de los datos, solamente 35 rocas cumplen con los criterios químicos que se corresponden con los de un magma primitivo (Schmidt y Jagoutz, 2017). Los parámetros químicos son: 1) MgO que varía entre 7,8 y 12,3 %, con SiO2 que varía entre 47,5 y 52,5 % y TiO2 < 1,5 %; 2) además la relación Mg# > 0,55, 3) la concentración de Ni entre 90 y 270 ppm y la de Cr < 1700 ppm; 4) mostrando anomalía de Eu neutra medida como EuN /Eu* entre 0,7 y 1,3 (donde Eu* = (SmN x GdN)1/2) y una relación DyN/GdN < 1,5. La distribución en las localidades tipo de las rocas máficas primitivas se indica a continuación siguiendo una distrución geográfica de Sur a Norte. Cinco meta-gabros primitivos pertenecen al Complejo Metamórfico Nogoli (32° 45’ latitud Sur), siete gabronoritas son de las sierras Valle Fértil y La Huerta (30-31° latitud Sur ), dos muestras de microgabros primitivos fueron obtenidas en el borde Occidental del Sistema de Famatina (28° 30’ latitud Sur), diez muestras de rocas máficas primitivas son del intrusivo gábrico de Fiambalá (27° 54’ latitud Sur) (DeBari, 1994), dos muestras de microgabros primitivos pertenecen a la Sierra de Calalaste (26° 30’ latitud Sur) (Zimmermann et al., 2014), cuatro muestras de microgabros y basaltos primitivos son del Complejo Ígneo Pocitos (25° latitud Sur) (Kleine et al., 2004; Zimmermann et al., 2014), y cinco muestras de microgabros y basalto primitivos son de las sierras de Cobres, Tanque, y Cochinoca-Escaya (22°-24° latitud Sur) (Coira et al., 2009). La composición de las 35 rocas primitivas fue tratada estadísticamente para dilucidar la composición más probable del magma primario que surgió del manto y alimentó el sistema magmático cortical. De las 35 rocas primitivas 10 están en el intervalo 8,5 a 9,5 % de MgO y 8 en el intervalo 9,5 a 10,5. Cuando las rocas primitivas se proyectan utilizando el promedio de cada intervalo contra MgO se observa lo siguiente. El contenido de CaO disminuye, pero Na2O aumenta, con la disminución de MgO, aunque la variación relativa de CaO y Na2O contra MgO, lo que indicaría que la composición de plagioclasa se diferenció al enfriarse, esto no implica que fracción modal haya cambiado. En este sentido, los contenidos de Al2O3 de las rocas máficas primitivas oscilan estrechamente entre 15,8 y 17,5 %, lo que sugiere que la cristalización fraccionada de plagioclasa no fue importante en los magmas primitivos. Por el contrario, FeO* y TiO2 aumentan sistemáticamente con la disminución de MgO, lo que significa que los óxidos de Fe-Ti cristalizaron relativamente más tarde que los silicatos en magmas primitivos. Este es un signo de tendencia de diferenciación toleítica. Esta es un conclusión consistente con un contenido bajo de K2O (0,4 ± 0.2 %) para rocas máficas que tienen entre 8 % y 12 % de MgO. La relación Mg# varía entre las rocas primitivas porque FeO* se correlaciona inversamente con MgO, por eso el Mg# cambia de 0,58 para rocas con MgO de 8 ± 0,5% a 0,77 en rocas con MgO de 12 ± 0,5 %. No obstante, es importante notar que las rocas con un contenido de MgO de 10 ± 0,5 % dan en promedio una relación Mg# de 0,68 ± 0,21. Esta relación de Mg# (0,68) corresponde a un líquido que está cerca del equilibrio de intercambio Fe/Mg con peridotitas del manto constituidas por olivino con un 90% de forsterita (Roeder y Emslie, 1970). El contenido representativo de elemento traza de las rocas primarias en cada localidad tipo se calculó promediando la composición de rocas con contenido de MgO entre 9,5 y 10,5 %, ya que son las que mejor representan a un fundido primario (DeBari, 1994). En conjunto, los elementos litófilos grandes y muy grandes (Rb, Ba, Sr, Th y U) son más abundantes en el promedio de las rocas primitivas que en el promedio de los N-MORB. Sin embargo, la abundancia de Rb, Ba, Sr, Th y U en las rocas primitivas Famatinianas no supera al promedio de E-MORB, a excepción del Pb. En tanto que la abundancia tierras raras livianas (La, Ce, Nd y Sm) es similar al promedio de N-MORB. Promediadas por localidades tipo, todas las rocas primitivas tienen menor concentración en elementos de alto potencial iónico (Nb, Ta, Ti, Zr, Hf e Y) y tierras raras pesadas (Er, Yb y Lu) que un D-MORB. Esta observación es consistente con el escenario universal, ya que las cuñas del manto del sub-arco experimentan mayores grados de fusión que las dorsales oceánicas (Schmidt y Jagoutz, 2017). Considerando haber caracterizado el rango de fundidos primarios promedio del arco Famatiniano entre 22° y 33°, se desarrolló un modelo petrológico directo que permite estimar la composición de la fuente mantélica (McDade et al., 2003). El modelo inverso, de aquí su nombre, considera que las rocas máficas con MgO de 10 ± 0,5 % tienen la composición derivada de la fuente mantélica. Además, considera que la fuente mantélica estuvo constituida por dos componentes, una porción de manto previo a ser metasomatizado en la cuña astenosférica y una componente de subducción (McDade et al., 2003). Las conclusiones principales del modelo directo son: 1) el manto astenosférico era un manto deprimido antes de ser metasomatizado por la componente de subducción; 2) la componente de subducción aportó entre 50 y 95 % de los elementos traza móviles (Rb, Ba, Th, U, Pb y Sr) a la fuente mantélica de los magmas primitivos Famatinianos; 3) por el contrario, solamente la mitad, o menos, de la abundancia de álcalis mayoritarios (K y Na) debió ser movilizada desde la litósfera que se subductó; 4) la componente de placa subductada debió contribuir con un fracción de elementos inmóviles (Nb, Ta, Zr, Hf y LREE) subordinada pero no nula; 5) en su gran mayoría los metales de transición (Ni, Co, Cr, y V) provinieron del ambiente mantélico previo a ser metasomatizado por la componente de subducción. Con esta información se pretende desarrollar un modelo petrológico predictivo, para investigar cuál fue la composición isotópica de la fuente mantélica y evaluar su origen