?Configuración Litosférica Y Contexto Geodinámico Del Arco Famatiniano En Su Segmento Tipo (27 ? 32 º S)?.

OTAMENDI J.; ARMAS. P.; CRISTOFOLINI E; CAMILLETTI G; A.M. TIBALDI; BARZOLA MATÍAS

San Miguel de Tucumán, Tucumán.

Congreso; 20° Congreso Geológico Argentino.; 2017

UNT-AGA

Entre las décadas de los ochenta y noventa fue propuesta la idea que el magmatismo que domina al Sistema de Famatina, la Puna y una región amplia de las Sierras Pampeanas se generó en un ambiente tectónico de margen destructivo (Toselli et al. 1990, 1996, Rapela et al. 1992, Mannheim 1993). Al mismo tiempo, las investigaciones sedimentológicas y estratigráficas mostraban que las secuencias sub-volcánicas y volcánicas comenzaron a formarse en el Ordovícico inferior (Tremadociano) y se emplazaron en sucesiones sedimentarias constituidas por facies marinas relativamente profundas con dominios de faunas pelágicas en fangolitas negras masivas inter-estratificadas con limolitas laminadas en ambientes de muy baja energía y aporte clástico basal (Mángano y Buatois 1996, Astini 1998). Pocos años después, a partir de los resultados de investigaciones de geocronología y geoquímica, se logra acotar el tiempo de actividad del margen destructivo que construyó el arco y caracterizar la naturaleza de las secuencias ígneas que se generaron en la placa superior de la zona de subducción ordovícica (Mannheim 1993, Pankhurst et al. 1998, 2000, Coira et al. 1999, Lucassen y Franz 2005, entre otros).Siempre se entendió que el arco magmático (plutónico y volcánico) se generó en un margen convergente (destructivo), donde la placa oceánica de Iapetus se subductó por debajo del borde del Gondwana Occidental (Rapela et al. 1992, Benedetto 1993, Toselli et al. 1996). No obstante, que siempre existió consenso con respecto al contexto geodinámico de primer orden, la cuestión ¿qué tipo de arco volcánico fue el Famatiniano? al menos en el segmento tipo, es un tema controversial desde el mismo momento en que se avanzaba en las primeras etapas del conocimiento (Rapela 2000, Astini 2000). El debate surgió desde argumentos aportados por líneas de investigaciones distintas. La combinación de datos sedimentológicos, paleontológicos, estratigráficos y paleomagnéticos permitió deducir que los volcanes del Famatiniano formaron un arco de islas (Benedetto 1993, Mángano y Buatois 1996, Conti et al. 1996, Astini 1998). Los estudios de geoquímica (elementos e isótopos) en rocas ígneas concluyeron que se trataba de un arco magmático continental (Pankhurst et al. 1998, 2000, Lucassen y Franz 2005, Viramonte et al. 2007). La hipótesis de un arco volcánico continental se fundamenta, esencialmente, en la naturaleza cortical de los isótopos radiogénicos que se han medido en rocas plutónicas y volcánicas, y en edades modelos que sugieren la presencia de una componente cortical de edad Mesoprotezoica como fuente dominante de las rocas ígneas (Rapela 2000, Bock et al. 2000, Viramonte et al. 2007). La línea de argumentación sobre la base isotópica apareció fortalecida con el advenimiento de las mediciones del par Lu-Hf en circón, a tal punto que un trabajo reciente sobre la composición de los isótopos de Hf en circones detríticos concluye que el arco Famatiniano tuvo una configuración litosférica, y un espesor cortical, semejante a los Andes centrales actuales (Augustsson et al. 2016). Esta conclusión está en línea con la hipótesis propuesta diez años antes por Lucassen y Franz (2005) y, al mismo tiempo, desestima todas las observaciones de campo que sugieren que la formación de cuencas de intra-arco y tras-arco asociadas a los volcanes Famatinianos, desarrollas en un contexto de corteza relativamente delgada con gradiente geotérmico alto (Mángano y Buatois 1996, Astini 1998, Verdecchia et al. 2007, Büttner 2009, y trabajos posteriores que siguen estas publicaciones). La contradicción es simple, en los Andes centrales, desde el norte de Argentina y Chile pasando por Bolivia y hasta Perú, la base de los volcanes está, al menos, un par de kilómetros sobre el nivel del mar. Y detrás del arco existen fajas plegadas y corridas que forman las montañas más altas de la Tierra fuera de los Himalayas.El problema reside en entender por qué la gran mayoría de las rocas ígneas Famatinianas se caracterizan por tener composiciones de isótopos radiactivos que reflejan la existencia de una componente cortical (componente radiogénica) dominante. Esto es así independientemente de si se analizan rocas o minerales. La discusión se debe divide en tres temas: 1) edades modelos, 2) isótopos en rocas ígneas intermedias y silícicas, y 3) isótopos en rocas máficas. Lo primero que se debe entender es que todas las rocas ígneas Famatinianas con SiO2 > 52 y K2O > 1,7 (% p/p) incluyen una componente cortical en su petrogénesis (Otamendi et al. 2010). La componente cortical está a la vista en el campo, y son rocas metasedimentarias cuyo protolito muy posiblemente sea equivalente a la Formación Negro Peinado (Cristofolini et al. 2012). Entonces, no se pueden utilizar las rocas ígneas evolucionadas (tonalita a granito y/o andesita a riolita) del Famatiniano para inferir ni si existe un basamento cortical subyacente ni el espesor cortical. La posibilidad de que exista hibridización de distintas fuentes, ya sean juveniles y/o corticales, en el origen de las rocas ígneas afecta cualquier conclusión que se extraiga de las edades modelo (Arndt y Goldstein 1987). Tanto los isótopos medidos en roca total como los isótopos analizados en minerales (Hf en circón) en rocas ígneas que han incorporado una componente cortical son una herramienta muy útil para deducir procesos petrogenéticos, pero, al mismo tiempo, puede llevar a alcanzar conclusiones erróneas cuando se usan para deducir la configuración del sistema geodinámico y la evolución y el origen de la corteza continental (Kemp et al. 2006). Siempre, las conclusiones pueden ser sesgadas por la interpretación cuando se usan las relaciones de isótopos radiogénicos y las edades modelos obtenidas en rocas ígneas intermedias y silícicas Famatinianas, por esta razón esas conclusiones van a ser materia de debate (Otamendi et al. 2012). Entonces el tema de discusión fundamental es explicar por qué las rocas ígneas plutónica máficas son isotópicamente evolucionadas (Otamendi et al. 2010, Otamendi et al. 2012, Walker et al. 2015, Alasino et al. 2016). De todas las secuencias expuestas del arco Famatiniano, las rocas cumulares más primitivas y emplazadas en (paleo) profundidades de corteza inferior (> 7 kbar) presentan contaminación cortical en sus relaciones isotópicas a escala de roca total y mineral, pero tienen una composición de elementos mayoritarios que no muestra ningún efecto de la contaminación con corteza, por esta razón las inferencias petrogenéticas basadas en isótopos podrían ser sesgadas, porque magnifican el efecto del contaminante y minimizan la componente derivada de la fuente magmática original (Walker et al. 2015).Considerando los argumentos anteriores resulta que las observaciones fundamentales para reconstruir la paleogeografía del Arco Famatiniano en su segmento central y típico se obtienen de: 1) la integración de la geología regional y la estratigrafía de las localidades tipo, y 2) la reconstrucción de la sección cortical estimando la presión de cristalización de las rocas en diferentes niveles estructurales combinado con modelos de velocidad de propagación de ondas sísmicas.En relación con el primer punto se destaca que los análisis tectono-estratigráficos de las sucesiones del Famatina intentan definir el o los tipos de cuencas que se desarrollaron vinculadas al arco volcánico. El patrón de sedimentación en estas cuencas es complejo debido a la contemporaneidad con la actividad volcánica cuyos productos son altamente variables (Dickinson 1995) y se interrelacionan con los sedimentos pelágicos, turbidíticos y de flujos gravitatorios, entre otros. Las reconstrucciones paleogeográficas y estudios estratigráficos de detalle coinciden en que la sedimentación de las sucesiones ordovícicas se dio sobre una corteza atenuada y delgada, vinculada a régimen extensional y vulcanismo sinsedimentario bimodal en condiciones subácueas y subaéreas con fases efusivas y eruptivas (Mannheim 1993, Astini et al. 1998, Mángano y Buatois 1996; Cisterna y Coira 2014, Armas et al. 2016). Más allá de las similitudes en las facies finas y asociaciones fosilíferas entre localidades estudiadas, un factor común de tales reconstrucciones es el registro de importantes depósitos de flujos gravitatorios de detritos, dada su implicancia paleoambiental. La mayoría de las interpretaciones sugieren plataformas con morfologías irregulares y alto gradiente controladas por el crecimiento del aparato volcánico regulando la tasa de suministro a la cuenca y ocasionando hasta la somerización de las secuencias. Dado que la mayoría de los trabajos mencionados se efectuaron en el flanco oeste y el centro del Famatina, el hallazgo faunístico y el análisis de procedencia de los metasedimentos realizados en el extremo sur de la Sierra de Ambato (Verdecchia et al. 2007, Verdecchia y Baldo 2010), aportan evidencias fundamentales para la paleogeografía del ordovícico. Estos confirman el desarrollo de una cuenca profunda de edad Ordovícica inferior ubicadas al oeste de las secuencias Cámbricas del orógeno Pampeano, pero ubicadas al este de la posición de arco volcánico Famatiniano que estaba activo en el momento en que evolucionaban esas mismas cuencas.Un punto importante en la reconstrucción de una sección de arco antiguo es deducir la paleo-profundidad a la qué se encontraba el Moho sísmico, el cual se corresponde con el cambio de dominio de rocas ultramáficas por máficas. En el caso del arco Famatiniano no se encuentra expuesto el Moho sísmico, como sí se ha observado en los arcos antiguos de Kohistan y Talkeetna. No obstante, la paleo-profundidad del Moho se ha podido deducir y éste se habría ubicado entre 30 y 35 Km. de profundidad en el arco magmático Famatiniano (Tibaldi et al. 2013) en tanto que la extensión que se infiere experimentó el retro-arco Famatiniano debió adelgazar el espesor cortical a un espesor aun menor a los 35 Km. (Büttner 2009). Una profundidad de alrededor de 35 Km., tal como se ha inferido para el paleo-Moho sísmico, es característica de los arcos de islas maduros, tales como el ejemplo actual de las Aleutianas o del paleo-arco de Kohistan, y representa al mismo tiempo un espesor cortical entre 10 y 30 Km menos potente que los arcos continentales antiguos y activos. Alasino, P.H., Casquet, C., Pankhurst, R.J., Rapela, C.W., Dahlquist, J.A., Galindo, C., Larrovere, M.A., Recio, C., Paterson, S.R., Colombo, F. y Baldo, E.G., 2016. Mafic rocks of the Ordovician Famatinian magmatic arc (NW Argentina): New insights into the mantle contribution. Geological Society of America Bulletin 128: 1105 ?1120.Armas P., Cristofolini, E.A., Otamendi J.E., Tibaldi, A.M. y Barzola, M. 2016. Caracterización de las facies volcano-sedimentarias de la Formación Chuschín. Sector sur- occidental del Sistema de Famatina. Provincia de La Rioja. Revista de la Asociación Geológica Argentina 73: 78 ? 92. 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