Petrogénesis del magmatismo máfico neógeno de la Puna norte.

MARO, G., CAFFE, P.J.

Neuquen

Simposio; 3º Simposio de Petrologia y Metalogenesis Asociada; 2015

En la Puna norte (22°S ? 24°S) se encuentran 12 centros monogenéticos máficos distribuidos en una región relativamente extensa (~ 9150 km2), cuya actividad se enmarca entre el Mioceno tardío a Plioceno temprano. Las erupciones de estos volcanes monogenéticos construyeron una variedad de edificios que comprenden conos de escoria y flujos de lava aislados o agrupados en campos volcánicos pequeños a moderadamente grandes (hasta 200 km2), los cuales involucran varias unidades explosivas y efusivas. El estilo eruptivo dominante fue el estromboliano, con alternancia ocasional de episodios con estilos hidrovolcánicos o hawaiianos. Los principales productos son andesitas basálticas a andesitas ricas en magnesio y calcoalcalinas de alto K. Rocas propias de la serie shoshonítica ocurren en los volcanes más orientales (Maro y Caffe, 2013). Las composiciones basálticas se registran sólo en enclaves máficos contenidos en lavas andesíticas. Las características químicas de estas andesitas máficas son cercanas a las de magmas primitivos, con moderados a altos números de magnesio (60 - 67) y contenidos de Ni y Cr (hasta 282 ppm y 529 ppm, respectivamente). La química mineral (olivino Fo > 80; piroxenos con Mg# > 80; espinelo con Cr# > 50), el descubrimiento de xenolitos ultramáficos (websteritas a websteritas olivínicas) en varios de estos centros, el desarrollo esquelético de las fases cristalinas, la baja proporción de microfenocristales o fenocristales (< 10 %) y la supresión de plagioclasa en las etapas principales de evolución, revelan una derivación profunda de los magmas y su proximidad al equilibrio con la peridotita del manto, así como un rápido ascenso de los mismos a superficie. La aplicación de distintos modelos geotermobarométricos (p.ej., Beattie 1993; Putirka, 2008) resulta en la obtención de muy elevadas temperaturas de cristalización de las lavas máficas (> 1200 °C), en acuerdo con la alta velocidad de ascenso de los magmas y moderadas a bajas concentraciones de agua (probablemente < 2 ? 3 %). Asimismo, las presiones calculadas a partir del piroxeno (de 0,5 a 1,5 GPa) indican el inicio de la cristalización en la corteza inferior, y subsecuentes estadios de cristalización en la corteza media. Para los magmas más primitivos de la Puna norte se obtuvo un amplio rango de relaciones isotópicas de 87Sr/86Sr (0,705947 - 0,709613) y 143Nd/144Nd (0,512448 - 0,512279), con variaciones en muestras muy próximas temporal y espacialmente. Esta isotopía es parcialmente heredada de dos fuentes mantélicas con diferente grado de enriquecimiento, pero resulta también de la contribución de la contaminación en la corteza. La evolución de estos magmas estuvo influenciada significativamente por la asimilación selectiva de componentes corticales durante su ascenso rápido y turbulento. La cristalización fraccionada fue un mecanismo de diferenciación menor, caracterizada por bajos porcentajes (< 10%) de separación de olivino, piroxeno y espinelo. Estas andesitas basálticas y andesitas máficas presentan elevados valores de la relación Zn/Fe que tienen una clara correlación positiva con el porcentaje de MgO y con variables como el cociente Ba/Nb, . en función de unaLa variación del cociente Zn/Fe estuvo influida por la diferenciación magmática, el metasomatismo del manto y/o la asimilación cortical. Asimismo, esta variable presenta un comportamiento diferente al de otros índices (p. ej., Fe/Mn) utilizados para la detección de la fuente involucrada en la petrogénesis de los magmas. De este modo, la interpretación de la relación Zn/Fe como evidencia de una fuente piroxenítica dominante o única para los magmas máficos de la Puna, como fuera propuesto por Ducea et al. (2013) y Murray et al. (2015), es puesta en duda. Más bien, el contenido de Ni del olivino de las andesita basálticas y andesitas máficas de la Puna norte (en promedio inferior a 1500 ppm) es típico de magmas originados por fusión de una peridotita (Straub et al., 2008) y la ausencia de elevados valores de La/Yb, Sr/Y e Y se contraponen con un predominio de una fuente mantélica (litosférica o astenosférica) rica en granate. Por otro lado, las elevadas temperaturas de cristalización temprana estimadas para los magmas máficos permiten inferir una temperatura potencial del manto de al menos 1300 °C. Esto, junto al moderado a bajo contenido de H2O estimados para los magmas de Puna norte, son rasgos discrepantes con las características de magmas máficos [T= 1000 ? 1100 °C (Best, 2002); H2O > 4% (Grove et al., 2003)] de arcos continentales típicos, en los que la deshidratación de la placa oceánica subducida controla el proceso de fusión mantélica. Finalmente, dado que las ignimbritas del Complejo Volcánico Altiplano-Puna (APVC en inglés) se interpretan como magmas híbridos formados por la mezcla de fundidos derivados del manto y de la corteza (p.ej., Kay et al., 2010), el volumen de magmas máficos fue considerablemente mayor al expuesto en superficie y, en consecuencia, el proceso que dio lugar a este volcanismo fue capaz de generar una profusa fusión en el manto. Nuestros resultados indican, en primer lugar, que la fuente de los magmas máficos generados durante el Neógeno en la Puna norte fue fundamentalmente peridotítica. En segundo lugar, este magmatismo se produjo esencialmente por el ascenso y descompresión de la astenósfera, ante una litósfera ya adelgazada como consecuencia de eventos de delaminación litosférica que ocurrieron entre los ~10 y < 4 Ma (la misma edad que las extensas ignimbritas del APVC). Se requiere de un leve enriquecimiento de esta fuente astenosférica, probablemente como consecuencia de la adición de fluidos supercríticos y fundidos a la astenósfera por parte de los bloques delaminados (manto litosférico y/o corteza inferior) que se hundieron en ella. Cabe destacar que en la Puna norte hay indicios claros de la fusión subordinada de una fuente litosférica subcortical enriquecida y probablemente antigua, cuyas relaciones isotópicas de Sr y Nd fueron integradas durante un largo tiempo (Maro, 2015). La influencia de este tipo particular de fuente, el acotado marco de edad (~ 10 a < 4 Ma), así como la asociación geográfica y temporal de las andesitas de alto Mg con las voluminosas (hasta 11-15 x 103 km3) ignimbritas silícicas del APVC, son todos elementos que distinguen el magmatismo de delaminación de la Puna norte de aquel que ocurre en el plateau al sur de los 24°S.