MACLA XXVI R E U N i Ó N ( S E M ) / XX R E U N iÓN (SEA) 6 - 2006 ASOCIACIONES CARACTERÍSTICAS DE MINERALES PESADOS EN LAS ARENISCAS DEL BORDE SEPTENTRIONAL DE LA CUENCA DEL EBRO (ZONA CENTRAL) A. YUSTE, B . BAULUZ y A. Luzó N Dpto. de Ciencias de la Tierra. Universidad de Zaragoza. Pedro Cerbuna, 1 2 . 50009 Zaragoza INTRO D U C C I Ó N L o s materiales detríticos que afloran en el borde sep­ tentrional de la Cuenca del Ebro (zona central) perte­ n e c e n a la F o r m a c i ó n S a r i ñ e n a ( Q u i r a n t e s , 1 9 7 8 ; Luzón, 200 1 ) y se depo sitaron durante el Oligoceno y el Mioceno en relación con sistem as aluviales de proce­ dencia Norte . En función de los procesos dominantes s e d i f e r e n c i a n d o s t i p o s de s i s t e m a s ( L u z ó n, 2 0 0 1 ; L u z ó n y G o n z á l e z , 2 0 0 3 ; L u z ó n, 2 0 0 5 ) : a b a n i c o s aluvio-fluviales d e gran desarrollo (incluid o s e n e l sis­ tema fluvial de Huesca de Hirst y Nichols, 1 9 86) y aba­ nicos aluvi ales d e corto desarrollo. Estudios previos han demostrado que los prime ros drenaron áreas fuen­ te silíceas y carbonatadas. Estas áreas se corresponden con las Sierras Interiores y la zona Axial Pirenaica. Asi­ mismo, estos ab anicos recibieron aportes desde la De­ presión Intermedia (Cuencas de Tremp-Graus y Jaca) y las Sierras Surpirenaicas (Hirst y Nicho ls, 1 9 86; Vincent y Elliot, 1 9 9 7; Vincent, 2 0 0 1 ; Yuste e t al., 2004 ) . E l área fuente de l o s segundos, en cambio, s e localizó Cuenca de Jaca en las Sierras Surpirenaicas, a las que se encuentran adosados. Las Sierras d e Sis y d e Gurp ( F i g . 1 ) s e l o c alizan en l a s proxim i d a d e s d e L a Pobla d e Segur, adosadas a la Zona Axial Pirenaica, a unos 4 0 Km al NE de l o s congl o m e r a d o s e s tu d i a d o s en el b o r d e s e p tentrioné!l de l a C u e n c a d e l E b r o . Se e n c u e n t r an c o n s titu i d a s p r e d o m inantemente p o r conglo m e r a d o s interp r e t a ­ d o s por V i n c e n t y E l l i o t ( 1 9 9 7) y Vincent (2 0 0 1 ) c o m o vestigios d e p a l e o v a l l e s s i tu a d o s inm e d i atamente al sur d e su á r e a fuente (Zona Axial y Sierras Inte r i o ­ re s ) . L a e d a d , lo c a l i z a c i ó n g e o gr á fi c a, p aleo corrien­ tes y similitud litológica d e l o s términos superiores d e estos conglom e r a d o s con r e s p e c t o a l o s conglome­ r a d o s que afloran e n e l s e c t o r s e p te n t r i o n a l d e l a C u e n c a d e l E b r o , p e r m i t e c o n s i d e r a r que t a n t o l a p a r t e s u p e r i o r d e l o s c o n gl o m e r a d o s d e l a s S i e r r a s d e Sis y Gurp ( F m . C o l l e g a t s ) , c o m o sus equivalentes no c o n s e rv a d o s hacia e l o e ste, f o r m a r í an p arte d e l sistema al q u e p e rtenecen l o s ab ani c o s aluvio -fluv i a ­ les d e s a r r o l l a d o s en e l m a r gen norte d e la C u e n c a d e l : ...... .. Cuenca de Tremp-Graus .... , � .. ' .. Sierras Marginal es #' -, , - ". ' 15 km Figura 1 : Esquema paleogeográfico del área de estudio; las es trellas señalan las zonas mues treadas . av= abanico de Vadiel/o; ab= abanico de Balces; ah= abanico de Huesca. MACLA 6 Página 5 0 1 MACLA 6 XXVI R E U N i ÓN (SE M ) / XX R E U N i Ó N (SEA) - 2006 A. Aluviales A. Balces A. Huesca Sierra de Sis epidota 4 53 59 81 piroxeno 35 granate 4 11 17 turmalina 18 7 apatito 9 7 barita 4 2 circón 4 3 rutilo 4 esfena 7 3 1 3 2 2 3 moscovita 1 8 clorita 6 5 10 3 indeterminados 18 3 3 Tabla 1 : Contenido (%) en minerales pesados en las distintas zonas mues treadas E b r o (Vincent y E l l i o t, 1 9 9 7; Vincent, 2 0 0 1 ; L u z ón, 2 0 0 1 ; Luzón y G onz ález, 2003; Luz ón, 2 0 0 5 ) . En este trab aj o se aborda el estudio de las a s o ciacio­ nes característi cas de minerales pesados presentes en las areniscas intercaladas entre los conglomerados de la Sierra de Sis y los conglomerados del borde Norte de la Cuenca del Ebro (zona central), con obj eto de de­ terminar la p o sible influencia de distintas áreas fuente en la se dimentación de la Fm. Sariñena y acotar posi­ bles herramientas mineralógicas útiles en la determi­ nación d e la proce dencia de sedimentos recicl a d o s . METO D O L O G Í A Para llevar a cabo este trabajo se seleccionaron siete muestras de areniscas de tamaño de grano fino a me­ dio, ya que este tipo de muestras son las que suelen a p o r t a r a s o c i a c i o n e s óptim a s d e mine r a l e s p e s a d o s (Mange y Maurer, 1 992) . Cinco de ellas, caracterizadas m i n e r a l ó g i c a y texturalmente en un t r a b aj o p r e v i o (Yuste e t al., 2004), pertenecen a la Fm. Sariñena y c o ­ rresponden a las zonas m á s proximales de los sistemas de ab anicos aluviales y alu vio -fluviale s : una de ellas procede de los abanicos aluviales de corto desarrollo, que se l ocalizan preferentemente en el sector o c ci den­ tal d e l a z o n a d e estudio, y cuatro d e los ab a n i c o s a l u vio-fluviales de g r a n des arrollo, concretamente los abani cos de B alces y de Huesca ( ab y ah en Fig. 1 ) . Las otras d o s muestras fueron tomadas en la Sierra de Sis y pertenecen a la F m . Collegats . D a d a la granulometría y, en general, buena clasifica­ ción de las areniscas estudiadas, la separación de los mi­ nerales pesados se llevó a cabo en la fracción 250-20 !l, con el objeto de conseguir condiciones de observación uniformes y eliminar variaciones aparentes en las pro­ porciones de minerales pesados debido a diferencias en el tamaño de grano . Dicha fracción fue sometida a medio ácido suave (HCl 0,3 N) para eliminar la abun­ dante calcita presente en las muestras. La extracción de l a s fases pesadas se realizó p o r grave d a d utiliz ando como líquido denso politungstato de Na, de densi d a d MACLA 6 Página 502 d=2, 8 2 ± 0 , 0 2 g/mI, r e p i t i é n d o s e e l proceso para la fracción de minerales p e s a d o s así obtenida. Para la identificación d e las asociaciones caracterís­ ticas de minerales p es a dos en las diferentes muestras s e realizaron p r e p a r a c i o n e s utili z a n d o adhesivo es­ tructural transp arente ( I . R . = 1 , 6 0 ) sobre portamuestras de vidri o . Estas preparaciones fueron pulidas y anali­ zadas mediante microscopía de luz transmitida, inclu­ yendo el contaje de puntos para obtener información sobre la abundancia relativa de los diferentes minera­ les. Además, se estudiaron p o r microscopía electróni ca de barrido ( S E M, ) utiliz ando imágenes de electrones retro-dispersados (BSE) y análisis de rayos-X de ener­ gía dispersiva (EDX), con el obj eto de completar y pre­ cisar la identifi c a ción de las fases presentes y detectar posibles diferencias en su composición química. RES ULTADO S Los minerales pesados identificados en las muestras estudiadas son epidota, piroxena d e la serie diópsido­ h e d e n b e r g i t a , g r a n a t e ( g r o s u l a r i a ) , tu r m a l i n a (dravita), ap atito, barita, circón, rutilo, e sfena, mos covita, clorita y carbonatos d e la serie dolomita­ ankerita . Estos último s no han sido considerados en el cálculo d e las proporciones relativas d e los distintos mine rales ya que su conteni d o pudo ser modifi c a d o durante el p r o c e s o de ataque á c i d o a q u e fueron some­ tidas las muestr a s . Como se observa en la t a b l a 1 , existen diferencias e n las asociaciones de minerales pesados en función de l a procedencia de las muestras estud i a d a s . En l a s arenis­ cas de la Sierra d e Si s, localizadas inmediatamente al S d e su á r e a fuente, e l m i n e r a l m á s a b u n d ante e s l a e p i d o t a a c o m p a ñ a d a, en mucha m e n o r medida, p o r turmalina . Las muestras proce dentes d e l o s abani c o s a l uvio-fluviales de g r a n d e sarrollo se caracterizan por la presencia d e epidota y granate. L a diferencia m á s significativa entre los d o s abanicos de g r a n desarrollo muestreados es la ausencia de turmalina en las mues­ tras del abanico de Hue s c a . Por último, los abani c o s MACLA aluviales de corto d e sarrollo presentan una asociación de pesados distinta en la que destaca la presencia de piroxena acompañado de turmalina y, en menor medi­ da, apatit o . E s necesario señalar, a demás, que los car­ bonatos de la serie dolomita-ankerita están presentes en todas las zonas muestreadas excepto en la Sierra de Siso Desde e l punto d e vista quí m i c o , l a e p i d o ta, p r e ­ sente en t o d a s l a s muestras e s tu d i a d as, n o muestra diferenci a s c o m p o s i cionales en función d e l a proce­ d e n c i a d e las m u e s tras, pudiéndose e s t a b l e c e r para este m i n e r a l l a s i g u i e n t e c o m p o s i c i ó n p r o m e d i o : Ca 2,2 ( F e o,7A12,2) Si 3 , r ( O, O H ) 1 3 ' A s i m i s m o, n o s e o b s e r ­ van v a r i a c i o n e s c o m p o s i c i o n a l e s entre l o s g r a n a t e s d e l o s d o s abani c o s aluvio -fluvi a l e s m u e s tr e a d o s, e n los q u e su presencia es característica, c o m o tampoco en­ tre estos granates y los de los abanicos aluviales, donde también se hallan presentes . Su fórmula química prome­ dio corresponde a grosulari a : C a 2,s ( F e o, 4 A l r , s)Si 3 , r 0 1 2 ' Además, también se ha calculado la fórmula química de los piroxenas, cuya presencia caracteriza a los abanicos aluviales de corto desarrollo, estableciéndose una com­ posición promedio perteneciente a la serie diópsido-he­ denbergi t a : ( C ao,sMgo 2 ) (Al o,rFeo . 2Mgo, 7)Si20 6 ' Por últi­ mo, aunque la fórmula de las turmalinas presentes en las muestras estudiadas no ha podido ser precisada de­ bido a las limitaciones de los análisis EDX en la deter­ minación de elementos ligeros, su contenido en Mg jun­ to con su color en las preparaciones observadas al mi­ croscopio petrográfico, permite suponer que se trata de turmalinas magnésicas o dravitas. D I S CU S I Ó N Y C O N C L U S I O N E S L o s minerales p e s a d o s m á s abundantes en las mues­ tras e s t u d i a d a s p e rmiten diferen c i a r tres gru p o s d e a r e ni s c a s d i stinto s : a ) areni s c a s d e l a S i e r r a d e S i s ( e p i d o t a ) , b) arenis cas de los abanicos aluviales de cor­ to d e sarrollo (piroxeno+turmalina) y c) areni s c a s d e los a b a ni c o s aluv i o -fluvi ales de gran d e s a r r o l l o (epido ta+grosularia) . Entre las areniscas de este últi­ mo grupo también se puede hacer una diferenciación en función de la pre sencia o no d e turmalin a : las are­ niscas del abanico de Huesca, situ a d o más al este, se cara cterizan por la ausencia de turmalin a . L a s rocas presentes en el á r e a fuente de los sistemas estudiados pueden deducirse a p artir de la naturaleza de los minerales pesados más abundantes en las mues­ tras anali z a d a s . Estos minerales ( e p i dota, grosul aria, d i ó p s i d o -hedenbergita y dravita) s o n c a r a cterísticos de rocas metamórficas que, teniendo en cuenta el con­ texto geológico, se encontrarían expuestas en la Zona Axial Pirenaica. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la cuenca de drenaje de los abanicos aluvio-fluvia­ les incluyó la D e p re s i ó n Inte r m e d i a ( C u e n c a s d e Tremp-Graus y Jaca), constituida p o r material recicla­ do, y que su influencia fue especialmente importante en el depó sito d e los se dimentos más proximales de dichos abanicos (Yuste et al., 2004 ) . Por otra p arte, cabe apuntar que altas concentraciones de circónHurmalina+rutilo s e consideran indicadoras de reciclado se dimentario (Weltj e y Eynatten, 2004), por lo que los abanicos aluviales, con la mayor concentra­ ción en estos minerales, habrían recibido material de la Depresión Intermedia y no exclusivamente de las Sie­ rras Surpirenaicas, como ha sido considerado tradicio- 6 XXVI R E U N iÓN ( S E M ) / XX R E U N iÓN (SEA) - 2006 nalmente . En lo que respecta a las areniscas de la Sie­ rra de Sis, la ausencia de dolomita-ankerita en esas ro­ cas po dría indicar que la importancia de las Sierras In­ teriores como área fuente de dichos materiales fue mu­ cho menor que la de la Zona Axial Pirenai ca, aunque esta idea ha de ser formulada con precau ción debido a la posible pérdida de dichos carbonatos durante el ata­ que ácido a que fueron sometidas las muestras. En relación c o n l a s diferentes a s o c i aciones de m i ­ nerales p e s a d o s i d entifi c a d as, Hirst y N i c h o l s ( 1 9 8 6 ) s u b r a y a r o n l a a u s e n c i a d e t u r m a l i n a en e l s i s t e m a fluvi a l d e H u e s c a sugiriendo q u e este m i n e r a l s e r í a menos común en l a p a rte o riental d e l a Zona Axi a l . S i n embargo, en el p r e s ente trabaj o s e m u e s t r a que l a t u r m a l i n a sí s e e n c u e n t r a p r e sente en l a p arte m á s o c c i d e n t a l d e l s i s t e m a de H u e s c a ( a b a n i c o d e B al c e s ) , a s í c o m o e n l o s ab a n i c o s aluvi ales; este mi­ neral no s e h a detectado, en cambio, en las muestras pro c e d entes d e l a p arte oriental d e l sistema (abanico de Hu e s c a ) . Los resultados obteni d o s p u e d e n ser de­ b i d o s, tal y c o m o presupusieron Hirst y Nichols ( o p . cit . ) , a u n a d i sminución e n l a abun d a n c i a de turmali­ na hacia el este d e l a Zona Axi al, s i bien l a presencia d e este mineral en l a Sierra d e Sis no p a r e c e estar d e a c u e r d o con e s t a hip ó t e s i s . L a s diferencias encontra­ das p o d r í a n d e b e r s e a l a infl u e n c i a ej e r c i d a por la Depresión Inte r m e d i a c o m o área fuente de l o s siste­ m a s e s t u d i a d o s . En e s t e s e n t i d o , l o s a b a n i c o s a l u v i a l e s y e l a b a n i c o d e B a l c e s e s tu v i e r o n influe n c i a d o s p o r l o s a p o r t e s d e s d e l a C u e n c a d e Jaca, mientras que e l abanico d e H u e s c a recibió a p o r ­ t e s d e s d e l a Cuenca d e Tremp - G r a u s . Quiz á diferen­ cias c o m p o s i c i o n a l e s en r e l a c i ó n c o n los m i n e r a l e s p e s a d o s d e a m b a s cuencas p o drían s e r l a s responsa­ b l e s de l o s r e s u l t a d o s obteni d o s . Un estudio en pro­ fun d i d a d que incluyera m u e s t r a s p r o c e d entes de l a D e p r e s i ó n Inte r m e d i a ayu d a r í a a c o n fi r m a r o d e s ­ m e n t i r e s t a h ip ótes i s . L a s c o n c l u s i o n e s de d i cho e s ­ tudio servirían a s i m i s m o p a r a clarificar l a distribu­ ción del r e s t o d e m i n e r a l e s p e s a d o s, c a r a cteriz a d a p o r el p r e d ominio de e p i d o t a en l a s z o n a s m á s orien­ tales y de piroxena en las m á s o c c i dentales, siendo el granate m e n o s abundante en amb o s extre m o s . AGRAD E C I M I E NT O S E s t e t r a b aj o h a s i d o fina n c i a d o p o r l o s p r o y e c t o s IBE2004-CI E - I 0 y IBE2005-CIE-06 d e la Univers i d a d de Zaragoza . REFERE N C I A S Hirst, J . P. P. y Nichols, G . J . , ( 1 9 8 6 ) . S p e c PubIs int. A s s . Sediment, 8, 247-25 8 . Luz ón, A . , ( 2 0 0 1 ) . Análisis Te ctose dimentario de l o s materiales Terciarios continentales del s e c t o r central de la Cuenca del Ebro (provincias de Huesca y Zara­ goz a . ) Te sis D o c toral, Unive rsidad de Zaragoza, 465 p p . (inédito ) . Luz ón, A . (2005 ) . Sedimentary Geology, 1 77, 1 9-39 . Luzón, A . , González, A. (2003 ) . Revista de la S o ciedad Geológica de España, 1 6, 239-256. Mange, M.A. y M aurer, H . F. W. ( 1 992) . Heavy Minerals in Colour. Chapman & Hall, London. 1 4 7 pp. Q u i r a n t e s , J. ( 1 9 7 8 ) . E s t u d i o s e d i m e n t o l ó g i c o y e s t r a t i g r á f i c o d e l Te r c i a r i o C o n t i n e n t a l d e l o s MACLA 6 Página 5 0 3 MACLA 6 XXVI R E U N i ÓN ( S E M ) / XX R E U N iÓN (SEA) M o n e g ro s . Pub l . Ins titución F ernando e l C a t ó lico, ( C . S . L C . ) , D i p u t a c i ó n P r o v i n c i a l d e Z a r a g o z a, 2 0 7pp . Vincent, S.J. (200 1 ) . Se dimentolo gy, 48, 1 23 5 - 1 2 7 6 . Vincent, S . J . y, Elliot, T . ( 1 9 9 7) . Journal of Se dimentary MACLA 6 Página 504 - 2006 Research, 6 7, 303-3 1 0 . Wa l tj e , C . J . y E y n a t t e n , H . ( 2 0 0 4 ) . S e d i m e n t a r y Ceolo gy, 1 71 , 1 - 1 1 . Yuste, A . , Luzón, A . y B auluz, B . (2004) . Sedimentary Ceology, 1 72, 25 1 -268 .