Nuevos antecedentes geocronológicos y estructurales, de la Formación Las Placetas (Devónico-Carbonífero), Cordillera Principal, 29°S. Camilo Palape

(1)*, Felipe Coloma

(2), Esteban Salazar

(2), Philippe Moisan

(3)

(1) Departamento de Geología, Universidad de Chile, Casilla 13518, Correo 21, Santiago. (2) Servicio Nacional de Geología y Minería, Av. Santa María #104, Providencia, Santiago Chile. (3) 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 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).

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.

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 RCM-

151, 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/238

U vs 207

Pb/235

U, y en este trabajo, se descartaron

las edades de la muestra SCL-22 que no coincidían con la

línea de la concordia 207

Pb/206

Pb vs 206

Pb/238

U, 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).

5 Discusiones

(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 permo-

triásico. 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.

Agradecimientos

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.

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Santiago.

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Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie

Geología Básica, 121 pp., 1 mapa escala 1:100.000.

Salazar, E.; Coloma, F. en preparación. Geología del área Cerros de

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Winkler, H. 1976. Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer-

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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).