Formación Las Placetas, caracterización estructural

Nuevos antecedentes geocronológicos y estructurales,
de la Formación Las Placetas (Devónico-Carbonífero),
Cordillera Principal, 29°S.
Camilo Palape
(1)
(2)
(3)
(1)*
(2)
(2)
, Felipe Coloma , Esteban Salazar , Philippe Moisan
(3)
Departamento de Geología, Universidad de Chile, Casilla 13518, Correo 21, Santiago.
Servicio Nacional de Geología y Minería, Av. Santa María #104, Providencia, Santiago Chile.
Tondernstrasse 13, 48149, Muenster, Alemania.
* email: [email protected]
Resumen. En las nacientes del río Valeriano, en el Cerro
Las Placetas (4.300 m.s.n.m) ubicado en la cordillera de
Vallenar (28°30’S), aflora una franja de rocas
sedimentarias siliciclásticas asignadas a la Formación Las
Placetas. En este estudio se presentan nuevos
antecedentes geológicos de esta formación, en base a
nuevos datos geocronológicos y estructurales. La Fm. Las
Placetas en su base se encuentra intruida por el Complejo
Plutónico Chollay (252-237 Ma), y subyace en discordancia
angular a una pila volcánoclástica de edad triásica inferior
a media (253-240 Ma) asignable a los Estratos de
Guanaco Sonso. El emplazamiento del Complejo Plutónico
Chollay genera un metamorfismo de contacto.
Identificaciones taxonómicas preliminares de restos
vegetales fósiles y dataciones U-Pb en circón, sugieren
una edad para la Fm. Las Placetas entre el Devónico
Superior y el Carbonífero Inferior. Los estratos de esta
formación a lo largo del Valle del río Valeriano, mantean
generalmente hacia el NE, formando parte del flanco
normal de un sinclinal de escala kilométrica de rumbo
NW/SE y con vergencia hacia el SW. La proveniencia de
estos sedimentos es desde el E, con fuentes de las
orogenias famatiniana y grenvilliana, principalmente.
Palabras
El presente estudio presenta nuevos antecedentes
geológicos de la Fm. Las Placetas, en base a datos
geocronológicos y estructurales obtenidos en su localidad
tipo, en el Cerro Las Placetas (4.300 m.s.n.m) y a lo largo
de las nacientes del río Valeriano (Figura 1), con el fin de
entender su formación, proveniencia y situarla en un
contexto geológico más preciso.
Claves: siliciclásticas, Complejo Plutónico
Chollay, Triásico Inferior-Medio, Estratos de
Guanaco Sonso, metamorfismo de contacto,
Devónico Superior, Carbonífero Inferior,
orogenia, famatiniana y grenvilliana.
1 Introducción
El basamento paleozoico de los Andes Centrales del Sur, si
bien está constituido en su mayor parte por rocas ígneas,
también presenta escasos cuerpos de rocas sedimentarias
los cuales tienen distintos grados de metamorfismo. Estas
rocas registran la evolución paleogeográfica del margen
suroccidental de Gondwana, así como los eventos
tectónicos pre-Triásicos que los afectaron. Dentro de estas
unidades, la Formación Las Placetas (Reutter, 1974)
corresponde a una sucesión siliciclástica, con
metamorfismo de contacto, que aflora como una franja de
orientación N-S, en el sector fronterizo de la cordillera de
Vallenar (28°30’S), y que en base a su contenido fósil se le
ha asignado una edad carbonífera superior (Reutter, 1974).
Figura 1: Imagen topográfica del área de estudio, junto a la
información geológica obtenida en este trabajo. Imagen extraída
de www.geoportal.cl/Visor/.
2 Formación Las Placetas
2.1 Definición y litología
La Formación Las Placetas fue definida por Reutter (1974)
como una secuencia de grauvacas, esquistos y areniscas
verdes con intercalaciones calcáreas, que aflora en la
vertiente oriental del valle del río Valeriano como una
franja que está orientada norte-sur y tiene
aproximadamente 25 km de longitud. Esta formación
subyace, en discordancia angular, a las volcanitas de edad
triásica inferior a media asignables a los Estratos de
Guanaco Sonso, mientras que su base se encuentra intruida
por el Complejo Plutónico Chollay (Nasi et al., 1990), de
edad triásica inferior a media (252-237 Ma),
principalmente (Salazar y Coloma, en preparación). Está
secuencia se compone de niveles centimétricos de
areniscas cuarzo-feldespáticas de grano fino y pelitas en
capas de 1-2 mm de espesor (Nasi et al., 1990) con
estructuras sedimentarias bien preservadas, como
estratificación cruzada planar, estratificación cruzada en
artesa y ondulitas. Estas rocas presentan un metamorfismo
de contacto asociado a la intrusión del Complejo Plutónico
Chollay.
Las areniscas corresponden a metawackas cuarcíferas
formadas principalmente por granos de cuarzo
subredondeado con extinción ondulosa, y en menor
medida, fragmentos angulosos de feldespatos argilizados
(Nasi et al., 1990). La asociación mineralógica de
neoformación (cuarzo + mica blanca + clorita + biotita +
epidota + opacos) indica un metamorfismo termal de bajo
grado, correspondiente al de las facies de rocas córneas de
albita-epidota de Winkler (1976) (Nasi et al., 1990), con la
presencia de cuarzo poligonal. Además, se reconoce el
engrosamiento de las micas blancas, biotitas y cloritas, que
junto a los criterios observados anteriormente, sugieren
que estos minerales recristalizaron en condiciones estáticas
de movimiento.
2.2 Edad
Previamente, los únicos antecedentes geocronológicos para
esta formación consisten en restos de flora y fauna fósil
documentados
por Tavera
en
Reutter
(1974;
Lepidodendron
peruvianum,
Sigillaria
sauli
y
Plagiozamites sp.) con los que se le asigna una edad
carbonífera superior a esta unidad, y, con estos
antecedentes sumados a la litología, es posteriormente
correlacionada con la Fm. Cerro Agua Negra, en San Juan,
Argentina (Nasi et al., 1990). Esto es consistente con su
posición estratigráfica, donde Reutter (1974) propone que
esta secuencia está intruida por plutones permo-triásicos y
es cubierta en discordancia angular por volcanitas también
permo-triásicas. Recientemente, Salazar y Coloma (en
preparación) precisan estas unidades asignándolas al
Complejo Plutónico Chollay (252-237 Ma) y a los Estratos
de Guanaco Sonso (253-240 Ma), respectivamente.
Flora fósil recolectada en este trabajo, identificada
preliminarmente, corresponden a restos foliares de
equisetales y tallos asignables a la licófita Haplostigma,
esta última con un biocrón Devónico Superior-Carbonífero
Inferior (Moisan et al., 2011).
Adicionalmente, se dispone de dos edades U-Pb en circón
obtenidas mediante La-ICP-MS (Ortiz y Merino, en
edición y de Salazar y Coloma, en preparación). A partir de
estos análisis, se calcularon edades máximas de
depositación (EMD) con el promedio ponderado de los tres
circones más jóvenes cuyas edades se solapan entre sí
dentro de sus errores (Dickinson y Gehrels, 2009). Estas
muestras arrojaron EMD de 377±5 Ma (muestra RCM151, n=96) y de 429±6 Ma (muestra SCL-22, n=29). De
los histogramas de circones detríticos, se destaca la
ausencia de circones del Carbonífero tardío, considerando
que a solo 40 km al oeste de los afloramientos estudiados
existen extensos complejos plutónicos graníticos y
sucesiones volcánicas ácidas con edades entre 324 y 300
Ma (Salazar et al., 2013; Ortiz y Merino, en edición). Por
lo tanto, el rango de edad más probable para la Fm. Las
Placetas es entre el Devónico Superior y el Mississippiano.
3
Geología Estructural
Las relaciones de contacto de la Fm. Las Placetas varían a
lo largo de esta franja: en la parte norte, se encuentra
limitada por 2 fallas inversas de rumbo NS, cabalgando
estas rocas sobre el Complejo Plutónico Chollay hacia el
W y sobre los Estratos de Guanaco Sonso hacia el E. En la
parte sur de la franja, el contacto occidental es por
intrusión del Complejo Plutónico Chollay, y en su sector
oriental, subyace a las volcanitas triásicas por medio de
una discordancia angular que mantea hacia el E.
En este trabajo se definen 2 dominios estructurales, de
norte a sur: (1) un par sinclinal y anticlinal apretados de 1
km de amplitud con ejes de rumbo NNW/SSE y plano
axial subvertical, (2) un sinclinal de 7 km de amplitud
aproximadamente, cuyo eje tiene un rumbo NW/SE y buza
levemente hacia el NW, además su plano axial es
subvertical y buza levemente hacia el NE (Figura 2). En el
dominio norte, ocurre una foliación de plano axial
incipiente observable en muy pocos afloramientos. En el
dominio sur, a lo largo de una transecta SW-NE, los
estratos tienen un manteo generalizado hacia el NE, que
junto a los criterios de polaridad positiva, conforman el
flanco normal de un sinclinal. Sobre este sinclinal, se
encuentran en discordancia angular las volcanitas triásicas
que mantean hacia el E. En base a estos antecedentes se
reconstruye la vergencia de esta estructura hacia el SW.
4 Circones Detríticos
Las edades U-Pb en circón detrítico de la Fm. Las Placetas,
se analizaron en diagramas de edad versus densidad de
probabilidad de las muestras RCM-151 (n=96) y SCL-22
(n=29), identificando cinco poblaciones principales (Figura
3 y Figura 4, respectivamente). En la muestra RCM-151,
Ortiz y Merino (en edición) descartan las edades que están
bajo el 80% de las razones porcentuales de las edades
206
Pb/238U vs 207Pb/235U, y en este trabajo, se descartaron
las edades de la muestra SCL-22 que no coincidían con la
línea de la concordia 207Pb/206Pb vs 206Pb/238U, mediante el
software ISOPLOT/EX (Ludwig, 2003).
Las más relevantes son: 2000 Ma a 1800 Ma (orógeno
Ventuari-Tapajós o Transamazónico), 1550 a 1200 Ma
(orógeno Rondonia-San Ignacio), 1200 Ma a 900 Ma
(orógeno Sunsás (Grenvilliano)), 750 a 520 (orógeno
Braziliano (Pampeano)) y 520 Ma a 420 Ma (arco
Famatiniano) (Bahlburg et al., 2009). Los eventos con
mayor densidad de probabilidad indican que la fuente con
mayor aporte de circones son el arco Famatiniano y el
orógeno Grenvilliano. En cambio, los con menor aporte
son los orógenos Pampeano, Rondonia-San Ignacio y
Transamazónico. Los datos exactos de estas dataciones
pueden ser consultados en los trabajos de Salazar y
Coloma (en preparación) y de Ortiz y Merino (en edición).
Agradecimientos
5 Discusiones
Dickinson, W.R., & Gehrels, G.E. 2009a. Use of U-Pb ages of
detrital zircons to infer maximum depositional ages of strata: a
test against a Colorado Plateau Mesozoic database: Earth and
Planetary Science Letters, v. 288, p. 115–125.
(1) Se reconoce que las rocas de la Fm. Las Placetas han
sido afectadas por un metamorfismo de contacto, dada la
presencia de bordes poligonales en cuarzo y el
recrecimiento de las micas blancas, biotitas y cloritas
(engrosamiento), atribuible al emplazamiento del
Complejo Plutónico Chollay. Esto sugiere que durante el
metamorfismo termal, la recristalización ocurrió en
condiciones estáticas de movimiento (Passchier y Trouw,
2005).
(2) Las correlaciones litológicas entre la Fm. Las Placetas
y la Fm. Cerro Agua Negra efectuadas por Nasi et al.,
(1990), señalan una edad carbonífera tardía para esta
unidad. Sin embargo, los nuevos datos paleontológicos
obtenidos en este trabajo y dataciones U-Pb en circón,
sugieren una edad más antigua entre el Devónico tardío y
el Carbonífero temprano para la Fm. Las Placetas,
correlacionable cronológicamente con las formaciones
devónico-carboníferas El Toco y Arrayán, donde también
se ha encontrado esta flora. Los restos vegetales
encontrados indican que esta unidad se encontraba en
clima templado frío, a latitudes medias y altas del sur de
Gondwana (Moisan et al., 2011). Los aportes
sedimentarios provienen del E, dado que los histogramas
de circones detríticos muestran edades acordes al arco
famatiniano y el orógeno grenvilliano, principalmente.
(3) La estructura describe un pliegue mayor de escala
kilométrica que ha deformado esta unidad antes del permotriásico. Este evento deformativo pudo haberse
desarrollado desde el Devónico Superior al Pérmico
Inferior, por lo que podría estar relacionado a la Orogenia
Chánica o Gondwánica. Sin embargo, se requieren
mayores antecedentes que permitan acotar mejor la edad
de la deformación.
El presente estudio fue financiado por el Plan Nacional del
SERNAGEOMIN. Se agradece a Marco Suárez y Felipe
Llona por las dataciones U-Pb en circón y a Miguel Ortiz
por los valiosos comentarios en el manuscrito.
Referencias
Bahlburg, H. Vervoort, J. D., Dufrane, S. A., Bock, B., Augustsson,
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Salazar, E.; Coloma, F.; Creixell, C. 2013. Geología del área El
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Región de Atacama, Chile. Servicio
Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie
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Salazar, E.; Coloma, F. en preparación. Geología del área Cerros de
Cantaritos-Laguna Chica. Región de Atacama, Chile. Servicio
Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, 1
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Winkler, H. 1976. Petrogenesis of Metamorphic Rocks. SpringerVerlag, pp 334. Michigan.
Figura 2: Perfil geológico A-A’.
Figura 3: Diagrama de edad versus densidad de probabilidad de las muestra RCM-151 (n=96).
Figura 4: Diagrama de edad versus densidad de probabilidad de las muestra SCL-22 (n=29).