CONDICIONES DE PRESIÓN DURANTE LA CRISTALIZACIÓN DE ROCAS PLUTÓNICAS EN LAS SIERRAS VALLE FÉRTIL-LA HUERTA: IMPLICANCIAS EN LA RECONSTRUCCION DEL ARCO MAGMÁTICO FAMATINIANO

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

San Miguel de Tucumán

Congreso; 20° Congreso Geológico Argentino; 2017

UNT-AGA

El bloque serrano de Valle Fértil-La Huerta presenta expuestas en la superficie a las secuencias plutónicas que cristalizaron a mayores paleoprofundidades en el arco magmático Famatiniano (Otamendi et al. 2009). Este cordón serrano de 140km de largo y aproximadamente 30km de ancho es uno de los pocos ejemplos a nivel mundial en donde se encuentra expuesta una sección de la corteza media que conserva relaciones geológicas originadas durante el estadio de arco magmático (Ducea et al. 2015). En este resumen, nuevos datos de química mineral obtenidos en rocas plutónicas que constituyen la porción sureste de la sierra de Valle Fértil y el norte de la sierra de La Huerta, principalmente de anfíbol y biotita, se utilizan para estimar presiones de cristalización y hacer inferencias petrogenéticas. El objetivo principal es reconstruir la variación de las paleoprofundidades a lo largo y a través de una sección del eje submeridional del arco magmático Famatiniano y sacar conclusiones respecto de la estructura interna del arco a escala cortical (Tibaldi et al. 2013). Los análisis químicos de minerales fueron realizados con microsonda electrónica en la Universidad de Huelva, España, y en el laboratorio LAMARX, Universidad de Córdoba, Argentina.Las rocas plutónicas estudiadas en el área comprenden un rango amplio de composiciones, desde gabronoritas como miembro más máfico hasta leucogranitos como miembro más diferenciado, pasando por gabros, dioritas, granodioritas, granitos y monzogranitos. Toda la secuencia incluye enclaves microgranulares máficos que se disponen de manera concordante con la foliación magmática de las rocas plutónicas que es submeridional con buzamientos de alto ángulo al esteLa unidad silícica Valle Fértil comprende tres plutones. De sur a norte, éstos son: el plutón Las Tumanas, caracterizado por granodioritas de grano grueso inequigranular; el plutón Quimilo, formado principalmente por granodioritas porfíricas con megacristales de feldespato potásico; y el plutón San Agustín, dominado por granodioritas equigranulares con biotita y hornblenda, íntimamente entremezcladas con venas o bolsones de rocas tonalíticas y leucograníticas. La unidad silícica Cerro Blanco está constituida principalmente por granodioritas de grano medio con biotita y hornblenda. La unidad intermedia transicional de Valle Fértil está constituida por tonalitas equigranulares de grano medio, y se ha dividido en tres plutones. El plutón San Juan es el más representativo de la unidad y posee las características típicas que la definen, mientras que los plutones Bretes y Usno corresponden a una zona de transición entre las unidades intermedia y silícica. Todas las rocas contienen enclaves de gabros hornbléndicos y xenolitos de rocas metasedimentarias metamorfizadas en facies de granulita. Los bloques de gabros ricos en anfíbol aparecen frecuentemente incluidos entre las tonalitas y las dioritas. Las rocas metasedimentarias están incluidas como bloques o tabiques de decenas de metros de largo esparcidos en todas las rocas plutónicas. La foliación magmática posee un rumbo que varía entre 350° y 15° N y buza hacia el este con ángulos altos, en las granodioritas y tonalitas se define por la orientación planar de plagioclasa, hornblenda y biotita, y por la presencia de inclusiones máficas aplanadas y orientadas en paralelo con la ubicación de los cristales. También los enjambres de inclusiones máficas ocurren de manera ubicua y generalmente concordante con la foliación magmática Las rocas del norte de la sierra de La Huerta pertenecen a la unidad intermedia y su definición es objeto de estudios en curso. Las rocas que dominan esta última área son dioritas y tonalitas equigranulares de grano medio, que se caracterizan por poseer una foliación magmática submeridional con buzamiento al oeste de alto ángulo definida por la orientación de minerales prismáticos y laminares; además, incluyen enjambres de enclaves máficos en todos los afloramientos (Dorado et al. 2008). Bloques de decenas de metros de gabros hornbléndicos, de leucogranitos y de rocas metasedimentarias están incluidos dentro de la asociación litológica.Los análisis de minerales se realizaron en ocho muestras seleccionadas por su representatividad. Dos rocas de las elegidas son de la unidad silícica Valle Fértil (GVF11a, QG18), una pertenece a la unidad silícica Cerro Blanco (GCB1), otras dos son de la unidad intermedia (BR50, BR66), y otras tres son representativas de la unidad intermedia que domina en el norte de la sierra de La Huerta (M06, CH19, CH52). En las muestras estudiadas, la composición química del anfíbol (cálcico, en su mayoría magnesiohastingsita y tschemarkita), fue utilizada para estimar la presión a la cual cristalizaron las rocas utilizando el barómetro aluminio en hornblenda, usando la versión reciente de Mutch et al. (2016). Para interpretar los resultados de barometría, se analizaron los vectores de intercambio químico que modificaron la composición de los anfíboles. La sustitución de mayor importancia es la de tipo Tschermak tipos A (AlVI+AlIV  Mg + Si) y B (Fe+3 + AlIV  Mg + Si), que se ha demostrado que son sensibles a la presión de cristalización del anfíbol (Hollister et al. 1987, Blundy y Holland 1990). Como calibración externa, se comparó el resultado obtenido de una muestra de la unidad intermedia (BR66) con la presión obtenida por Tibaldi et al. (2013) en una paragénesis metapelítica (cuarzo + plagioclasa + biotita + granate + silimanita + cordierita + feldespato potásico) de una migmatita de esa unidad, se puede observar que la presión obtenida con anfíbol es de 0,4 Kbar superior a la estimada en el barómetro de la metapelita.Las presiones obtenidas a partir de la composición de anfíbol en la unidad Cerro Blanco son de 4,2 Kb y coinciden con la estimada allí para la cristalización del anfíbol por Cisterna y Toselli (1996) y todas corresponden a paleoprofundidades menores a 15 Km. En el centro de la sierra de Valle Fértil las presiones calculadas a partir de la composición de anfíbol son de 5,29 ± 0,7 Kb en la unidad silícica y de 5,65 ± 0,5 Kb en la unidad intermedia transicional, lo que representa un aumento de más de 1 Kb de paleoprofundidad desde Cerro Blanco al centro de Valle Fértil, actualmente separados por una distancia de 60km. La presión de cristalización de anfíbol en las tres rocas estudiadas del norte de La Huerta son similares a las estimadas en la unidad intermedia transicional del centro de Valle Fértil. Se sabe que para la aplicación del barómetro Al en hornblenda es necesaria la siguiente asociación mineral: anfíbol + plagioclasa + cuarzo + apatita + circón + óxidos FeTi + feldespato potásico + titanita (Match et al. 2016), las muestras analizadas presentan dicha asociación excepto la BR50, CH19, CH52 y M06 que no poseen titanita ni feldespato potásico. Sin embargo, el barómetro fue aplicado porque el vector de intercambio en estas últimas muestras, al igual que en las demás, es el tipo Tschermak. Además, las presiones de cristalización de anfíbol calculadas, considerando que se trata de rocas pertenecientes a la misma senda evolutiva que las de la zona de transición, deberían estar en el orden de los 5-6 Kb; por lo tanto, se consideró que los datos obtenidos tienen un buen nivel de confianza. Estudios anteriores realizados en la porción sur de la sierra de La Huerta revelan presiones calculadas en rocas metasedimentarias superiores a 7 Kb (Camilletti 2016).La distribución de las presiones obtenidas indica que, hacia el este de la sierra, la presión a la cual cristalizaron las rocas disminuye. También se observa un patrón de variación a lo largo del rumbo de la serranía, ya que las presiones mayores corresponden a rocas plutónicas del sur del área de estudio. Estos patrones de variación de la presión evidencian que la secuencia magmática estaría basculado tanto hacia el norte como hacia el oeste. . Este hecho explicaría por qué no están expuestas la unidades silícicas en el extremo sur del sistema serrano, como así también la disposición ordenada de la secuencia magmática en el norte del área estudiada. La composición química de las biotitas refleja la naturaleza del magma del cual cristalizan (Abdel-Rahman, 1994). En los diagramas propuestos por este autor, las biotitas analizadas de todas las muestras elegidas corresponden a la composición de la serie calcoalcalina. Esto es consistente con la caracterización química de elementos mayoritarios de las rocas. Es importante aclarar que las biotitas del granito GVF11b como así también algunos puntos de la muestra QG18, presentan una tendencia hacia el campo peraluminoso; en el caso del granito, podría ser que su fuente sea la fusión parcial de rocas metasedimentarias.Para inferir pequeñas diferencias en la petrogénesis de las rocas plutónicas, se consideró la relación Log (XF/XOH) versus Log (XMg/XFe) propuesto por Ague y Brimhall (1987). En este espacio composicional, se puede inferir la fuente de las rocas ígneas y determinar si eventualmente contienen contaminación cortical. La primera variable está relacionada con la fugacidad de HF y H2O , mientras que la segunda variable refleja la fugacidad de oxígeno y de H2O. Se debe notar que, para la variable Log (XF/XOH), se estima un valor mínimo, ya que se considera un máximo de OH al calcular la formula química de biotita con datos de microsonda. Un rasgo químico que se destaca, a partir de la composición de las biotitas, es que la distribución de las unidades litológicas sigue una secuencia ígnea ordenada, ubicándose las rocas más primitivas al oeste y aquellas progresivamente más evolucionadas hacia el este. Además, aquellas rocas menos diferenciadas, como las más occidentales de la unidad intermedia y las del norte de la sierra de la Huerta, presentan ilmenita y ausencia de titanita; mientras que, el resto de las rocas analizadas, presenta magnetita como óxido mayoritario y titanita como accesorio. Wones (1989) describe esta asociación (cuarzo + magnetita + titanita) como perteneciente a magmas oxidantes, mientras que aquellas asociaciones que no contengan titanita y además posean ilmenita, son magmas relativamente más reducidos. En este sentido, la clasificación de Ishihara (1977) coincide perfectamente con las muestras analizadas aquí debido a que las rocas con ilmenita poseen biotita con bajo #Mg, mientras que en aquéllas con magnetita el #Mg de la biotita aumenta. El límite entre las series propuestas por Ishihara estaría cerca del buffer Ni-NiO, otra evidencia a favor del cambio de estado de oxidación del sistema, al menos de manera local. La investigación en desarrollo ha permitido acotar la extensión y rango de presiones de la zona de transición basados en la variación litológica y mineralógica. El rango de presiones típico para la unidad intermedia es de 7,40 a 5,62 Kb, siendo el límite superior entre la zona transicional de la unidad intermedia y la unidad silícica de 5,2 Kb (Tibaldi et al. 2013). El límite inferior de la zona transicional se basa en cambios de fases estables de la roca, cuando el óxido dominante pasa de ilmenita a magnetita y aparece titanita como mineral accesorio. En la unidad silícica, domina un rango de presiones de 5,2 a menos de 4 Kb en el área de Cerro Blanco, al sur del Sistema de Famatina. Teniendo presente que, entre el sur del Sistema de Famatina y el sur de la sierra de La Huerta está expuesta la corteza media del arco Famatiniano (Otamendi et al. 2009), los resultados de barometría de anfíbol permiten acotar y reconstruir la extensión paleovertical de la sección del arco dominada por rocas plutónicas intermedias y silícicas. Siguiendo la línea de argumentos de Tibaldi et al. (2013), fue asumida una densidad promedio de 2680 Kg/m3 para realizar el cálculo de paleoprofundidades. La unidad silícica podría haber tenido un espesor mínimo de 6 Km y se habría emplazado desde los ~20 Km de paleo-profundidad; el límite superior no ha sido encontrado, pero los datos sugieren que habría tenido continuidad hasta al menos ~14 Km de paleoprofundidad. La unidad intermedia tiene un espesor de ~8 Km y habría sido emplazada en un rango de paleoprofundidades desde los ~20 Km hasta los ~28 Km; está unidad está limitada por tabiques metasedimentarios, que sistemáticamente se encuentran a paleoprofundidades en el orden de 25 km (~7,5 Kb). La estructura interna de los arcos magmáticos ha sido tema en discusión estos últimos años (DeBari y Greene 2011, Jagoutz 2007, Hacker et al. 2008) y su comprensión y descripción es fundamental para entender los procesos magmáticos que ocurren en los arcos actuales (DeBari y Greene 2011)Todas las secciones expuestas de paleoarcos alrededor del mundo comparten los mismos tipos litológicos en la corteza media y todas comparten una estratificación litológica con la profundidad. El caso de las sierras de Valle Fértil-La Huerta no es ajeno a dicho patrón, como lo demuestra la reconstrucción realizada por Tibaldi (2013). En comparación con otros arcos alrededor del mundo, la corteza media en Valle Fértil es más potente que la de un arco de isla, como los arcos Tonga, Aleutianas, Izu Bonin, Marianas y Talkeetna. Sin embargo, es menos potente que un arco continental. En esta contribución, se determina que la extensión de la unidad intermedia es de ~8 Km y la de la unidad silícica es de al menos 6 Km, y habrían estado ubicadas a una paleoprofundidad de ~28-14 Km. Estas dos unidades corresponderían a la estratificación de la corteza media superior del paleoarco magmático Famatiniano. La paleoprofundidad en la cual se dio la construcción de la corteza media superior es mayor a la de los ejemplos mundiales, lo que puede tener implicancias en las futuras reconstrucciones del arco y en la generación de modelos petrológicos.