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: cpalapereyes@gmail.com 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, C. 2009. Timinf of accretion and crustal recycling at accretionary orogens: insight learned from the western margin of South America. Earth-Science Reviews v. 97, p. 227-253. Ludwig, K. R. 2003. Isoplot/Ex v3.0, A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Special Publication No.4, Berkeley Geochronology Center, Berkeley, CA, pp 71. Moisan, P., Niemeyer, H. & H. Kerp. 2011. 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