Evidencias de basamento Paleozoico cubierto por

Circones accesorios de una ignimbrita miocena:
Evidencias de basamento Paleozoico cubierto por rocas
cenozoicas (26°S).
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Cristián Ramírez* , José A. Naranjo y Marco Suárez
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Servicio Nacional de Geología y Minería, Avda. Santa María #0104, Santiago, Chile.
Laboratorio de Geocronología, Servicio Nacional de Geología y Minería. Av. Tiltil #1993, Santiago, Chile.
*e-mail: [email protected]
Resumen: A partir de los circones de un nivel de las
Ignimbritas Salar Grande, se identificó 3 grupos de edades
principales. El grupo más joven corresponde a circones
que cristalizaron en un reservorio o cámara magmática
somera, cuya edad de cristalización U-Pb se calculó en
12,1 ± 0.1 Ma. Los circones más antiguos se interpretan
como núcleos heredados (accesorios) y circones
accidentales. Aquellos con edades entre 601 y 488 Ma,
coinciden cronológicamente con unidades intrusivas y
metamórficas del Cámbrico-Ordovícico Inferior que afloran
en los alrededores de la Pampa Los Colorados y unidades
de las Sierras Pampeanas Occidentales y Orientales. Las
edades que varían entre 333 y 212 Ma, son afines con
aquellas de unidades volcánicas e intrusivas del
Carbonífero temprano al Jurásico temprano, ampliamente
distribuidas a lo largo de los Andes. Los núcleos heredados
cuyos
bordes
recristalizados
presentan
edades
concordantes con las de cristalización, pudieron ser
incorporados mediante la asimilación de las rocas caja a la
cámara magmática. Estos circones son indicadores de las
unidades que estructuran el basamento, cubierto por rocas
cenozoicas, en la zona de la caldera Salar Grande.
las unidades más antiguas están conformadas por rocas
metamórficas, intrusivas, volcánicas y subvolcánicas de los
lapsos Neoproterozoico – Paleozoico inferior y Pérmico Triásico (Seggiaro et al., 2007; Naranjo et al., 2013a, b, en
prep.; Clavero et al., 1998). El volcanismo Oligoceno
superior – Holoceno está representado por abundantes
lavas, domos, flujos piroclásticos y distintos tipos de
depósitos clásticos (avalanchas volcánicas, block and ash,
entre otros) asociados a estratovolcanes, conos
piroclásticos y calderas de explosión. Por otro lado, los
depósitos más abundantes corresponden a ignimbritas
asociadas a colapso de calderas, cuyas edades varían entre
20 y 4 Ma (Naranjo y Cornejo, 1992; Naranjo et al., 2013a,
este congreso, en prep.).
Palabras clave. Ignimbrita Salar Grande, circones, edad
U-Pb, basamento paleozoico, Andes Centrales sur.
Introducción
Uno de los fenómenos geológicos más catastróficos está
relacionado a la generación de ignimbritas voluminosas
asociadas al colapso de caldera (Francis y Oppenheimer,
2003), las cuales han sido ampliamente documentadas en
los Andes Centrales (De silva, 1989; Naranjo et al., 2013a,
b, este congreso, en prep.). El estudio de las ignimbritas en
conjunto con herramientas de geocronología y geoquímica
han permitido entender procesos magmáticos asociados a
los sistemas de caldera (Costa, 2008; Folkes et al., 2011).
El objetivo de este trabajo es identificar la proveniencia de
los circones de un nivel de las ignimbritas Salar Grande
(ca. 12 Ma), mediante datación U-Pb, y entender la
relación de estos circones con la ignimbrita y su sistema
magmático.
Marco geológico
La ignimbrita estudiada se ubica en la parte sur de la Zona
Volcánica Central (Stern, 2004; Fig. 1). Regionalmente,
Figura 1. Mapa de ubicación de la caldera Salar Grande,
unidades mencionadas en el texto y salares principales.
Las ignimbritas Salar Grande son descritas como “sucesión
de unidades de flujo ignimbríticos de tonalidades rosáceas,
blancas y amarillas, con grados variables de soldamiento,
que afloran en los alrededores del salar Grande,
principalmente al este” (Naranjo et al., 2013a). Se
disponen sobre lavas andesíticas y dacíticas del Mioceno
medio y están parcialmente cubiertas por lavas andesíticobasálticas del Mioceno Superior y depósitos de gravas del
Mioceno Superior-Plioceno. Las edades varían entre
12.7±0.6 Ma y 9.8 ± 0.8 Ma (Naranjo y Cornejo, 1992;
Clavero et al., 1998; Ramírez, 2014). Se identificó en el
área del Salar Grande una estructura de caldera de 50x25
km (Fig. 1) y se asigna como fuente de estas ignimbritas
(Naranjo, et al., 2013a; este congreso).
Metodología
La muestra fue obtenida en los alrededores del salar
Grande (Fig. 1), donde se muestreó aproximadamente 3 kg
de la ignimbrita del mismo nombre. La molienda,
separación desde la matriz y la datación de los circones se
realizó en el Laboratorio del Servicio Nacional de
Geología y Minería. Se seleccionaron cerca de 190
circones con lupa binocular, se realizaron imágenes de
cátodo-luminiscencia en SEM (Scanning Electron
Microscope) y datación puntual (Spot de 30 µm) en LAICP-MS. Para calcular la edad U-Pb se ocuparon las
herramientas del software “isoplot 3.75”, tuffzircage para
seleccionar las edadesy weighted average age para calcular
la edad promedio ponderada. Además, utilizando el mismo
software se realizó la corrección por plomo común según
él modelo de Stacey y Kramers (1975).
consta de 18 edades entre 333 y 212 Ma. El grupo 3 tiene 4
circones entre 163 y 37 Ma. El grupo 4, corresponde a las
115 edades más jóvenes, las que varían entre 17 y 9.4 Ma.
Es importante destacar la presencia de circones con núcleo
y borde recristalizado con edades disimiles (Fig. 3). Las
edades de los núcleos varían entre 333 y 212 Ma (grupo 2)
y aquellas realizadas en los bordes, varían entre 13,7 y
11,2 Ma (grupo 4). Por otro lado, varios cristales del grupo
1 y 2 presentan núcleo con borde de crecimiento menor a
30 µm, por lo que no fue posible realizar una datación.
Adicionalmente, se determino que un 12% del total de
circones son aciculares, con razones ancho:largo entre 1:5
y 1:3. El 100% de estos circones pertenece al grupo 4.
Resultados
Histograma de edades
Se obtuvo 147 edades puntuales de los circones. Estos
cristales son ocasionalmente subhedrales fracturados y
comúnmente prismáticos euhedrales, con desarrollo de
prismas y pirámides, con zonación oscilatoria, sectorial, y
en menor medida homogénea. Se identificaron 4 grupos de
edades asociados a los peaks principales observados en el
histograma (Fig. 2).
Figura 3. Circones y edades del núcleo heredado y borde
recristalizado. Como escala el punto de datación de 30 µm.
Edad U-Pb
Se calculó una edad promedio ponderada con un grupo de
81 edades seleccionadas por la herramienta tuffzircage a
partir del grupo 1. El resultado fue de 12.1 ± 0.1 Ma
(MSWD = 1.2).
Discusión
Edad U-Pb de los circones
Figura 2. Histograma de edades con los principales 4 grupos. Se
excluyeron edades del grupo 4 y las edades de 2.687 y 1.044 Ma
para poder representar todos los grupos en un mismo gráfico.
El grupo 1 y más antiguo, presenta 10 edades de hasta
2.687 Ma, la mayoría entre 601 y 488 Ma. El grupo 2,
Las edades U-Pb en circones de ignimbritas han sido
comúnmente interpretadas como edades de cristalización
en la cámara magmática, previo a su erupción (Schmitt et
al., 2002; Costa, 2008). Esta interpretación es aplicable
para los circones de este estudio, ya que presentan
sistemática zonación oscilatoria, lo cual indicaría un
crecimiento prolongado, con variaciones de las
condiciones físico-químicas del magma (Corfu, et al.,
2003). Además, cerca del 18% de los circones del grupo 4,
a partir del cual se calculó la edad, son aciculares (razones
de ancho:largo 1:5 a 1:3). Circones con estas
características morfológicas serian de cristalización rápida
en una cámara o reservorio magmático somero (Corfu, et
al., 2003). Por los antecedentes anteriores, la edad U-Pb de
12.1 ± 0.1 Ma se interpreta como edad de cristalización de
los circones en la cámara o reservorio magmático, previo a
la erupción de la ignimbrita Salar Grande.
b
Proveniencia de los circones
A continuación se discute la posible proveniencia de los
circones de los grupos identificados y su relación con el
sistema magmático asociado a la ignimbrita Salar Grande y
la caldera homónima: El grupo 1 presenta las edades más
antiguas cuyos cristales de mayor edad, datados en 2.687 ±
20 y 1.044 ± 28 Ma, tienen núcleos y bordes
recristalizados irregulares. Las otras 8 edades del grupo se
encuentran entre 601 y 488 Ma. Este intervalo de edades es
coincidente con el de aquellas unidades ubicadas 38 km al
NE del salar Grande, donde afloran esquistos, gneises y el
granito Cerro Plegado, asignadas al lapso CámbricoOrdovícico Inferior (Seggiaro et al, 2007).
Además, el intervalo de edades cámbricas y precámbricas
de los circones es equivalente con la edad del basamento
metamórfico e intrusivo de las Sierras Pampeanas
Orientales de 600 a 525 Ma y Occidentales de 515 a 460
Ma (Loewy et al, 2004; Ramos, 2008). Similares edades se
obtuvieron en núcleos heredados de circones de las
ignimbritas de la caldera Galán (Folkes, et al., 2011).
El grupo 2 posee edades entre 333 y 212 Ma (Fig. 4a). Este
intervalo coincide con aquellas edades de la extensa
actividad plutónica y volcánica registrada desde el
Carbonífero temprano hasta el Jurásico temprano (328 194 Ma; Fig. 4b), en los Andes del norte de Chile, al oeste
de Argentina (20°S - 31°S) y al sur de Perú (Hervé et al.,
2014; Maksaev et al., 2014). Específicamente entre los
28°S y 31°S, Hervé et al., (2014) reconocen, sobre la base
de edades U-Pb en circones, 4 subdivisiones de las
unidades intrusivas del Carbonífero al Triásico en un rango
de 330 a 215 Ma, mismo intervalo que los circones del
grupo 2.
La zona de la caldera Salar Grande está cubierta por rocas
volcánicas y depósitos sedimentarios cenozoicos.
Aproximadamente 20 km al SW del salar Grande, en la
Sierra de Aliste, afloran granitoides (263,8 ± 3.4 Ma, U-Pb
en circón), pórfidos riolíticos y lavas porfíricas de la
formación La Tabla (Clavero et al., 1998; Naranjo et al, en
prep.). Cerca de 40 km al NE del salar Grande, aflora la
formación La Tabla con edades U-Pb en circón de 270,7 ±
4 Ma y 265,1 ± 2,6 Ma, además de las unidades intrusivas
Granito Parinas y Granodiorita León Muerto, cuyas edades
U-Pb en circón, varían entre 270,7 ± 4 Ma y 253,7 ± 1.9
Ma (Naranjo et al, 2013a).
a
Figura 4. Histogramas de edades U-Pb en circón. (a)
Distribución de edades afines con Maksaev et al. (2014). (b)
Histograma de edades de rocas igneas entre los 20°S y 31°S
modificado de Maksaev et al. (2014). C: Carbonífero. P: Pérmico.
T: Triásico. J: Jurásico.
Como se muestra en la figura 3, algunos de los circones
tienen núcleo y borde recristalizado, con edades más
jóvenes, cercanas a la edad de cristalización de la
ignimbrita (ca. 12 Ma). El sobrecrecimieto indica la
asimilación de las rocas de caja de edades carboníferas a
triásicas que constituirían el basamento de la caldera Salar
Grande, y posterior recristalización en torno a los núcleos
heredados, posiblemente durante la formación de la cámara
o reservorio magmático. Por otro lado, la presencia de
bordes de crecimiento en núcleos de los grupos 1 y 2 que
no fueron datados, indicaría que esta asimilación podría,
inclusive, extenderse a rocas proterozoicas.
Los circones del grupo 3 se descartaron del análisis debido
a que la datación fue realizada traslapando un núcleo
heredado con un borde, obteniendo edades promediadas.
Por último, el grupo 4, tiene edades prácticamente
continuas entre 10 y 15 Ma. El grano más antiguo del
grupo tiene ca. 17 Ma y corresponde probablemente a un
circón accidental de las unidades volcánicas que afloran en
los alrededores del salar Grande, como la ignimbrita Rio
Frio o rocas efusivas riodacíticas con edades entre 16 y 20
Ma (Clavero et al, 1998, Naranjo et al, 2013a; en prep.).
Conclusiones
 La edad U-Pb calculada de 12,1 ± 0.1 Ma se interpreta
como la edad de cristalización de los circones en la
cámara o reservorio somero, que albergó los magmas
fuente del nivel de la ignimbrita Salar Grande.
 Los circones estudiados se interpretan como
xenocristales (accesorios) compuestos por circones
formados en la cámara o reservorio magmático del
sistema de la caldera Salar Grande, núcleos heredados
con o sin borde recristalizado y circones detríticos
(accidentales)
incorporados
al
momento
del
emplazamiento de la ignimbrita. Aquellos circones con
núcleo heredado y borde recristalizado pudieron ser
asimilados a partir de la roca caja (basamento) a la
cámara o reservorio magmático.
 La recristalización a partir de los núcleos heredados
ocurre en torno a los 12 Ma, posiblemente durante la
formación del cuerpo magmático, asociado a la caldera
Salar Grande.
 Las edades de los núcleos heredados indicarían de
manera indirecta, las unidades que conforman el
basamento cubierto por rocas del arco volcánico
cenozoico en la zona de la caldera Salar Grande. Las
edades entre 601 y 488 Ma (Grupo 1) coinciden
cronológicamente
con
unidades
intrusivas
y
metamórficas del Cámbrico-Ordovícico Inferior que
afloran en los alrededores de la Pampa Los Colorados y
unidades de las Sierras Pampeanas Occidentales y
Orientales. Por otro lado, las edades entre 333 y 212 Ma
(Grupo 2) coinciden, de manera importante, con aquellas
unidades volcánicas e intrusivas del Carbonífero
temprano al Jurásico temprano, ampliamente distribuidas
a lo largo de los Andes, particularmente entre los 20°S y
31°S, y al sur de Perú.
Agradecimientos
Los autores agradecen a los funcionarios del Laboratorio
del Sernageomin por su importante contribución en
aspectos técnicos y analíticos. Al conductor Gonzalo
Núñez por el apoyo logístico en terreno y a Marcos Lienlaf
por el apoyo técnico. Este trabajo es una contribución del
Plan Nacional de Geología (PNG) del Departamento de
Geología General del Servicio Nacional de Geología y
Minería, mediante el Proyecto PNG N°8011, Carta
Geológica de Chile: Áreas Salar de Agua Amarga y
Portezuelo del León Muerto, Áreas Salar de Pajonales y
Cerro Mono y Áreas Cerro Panteón de Aliste y Cerro
Colorado.
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