Nueva información petrogenética de las basanitas de Caspi Cuchuna, Sierra Norte de Córdoba

O'Leary, M.S.¹, Lira, R.² y Dorais, M.J.³

¹CONICET - CIMAR, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Comahue. Av. San Martín 1400, Neuquén. E-mail: sol_oleary@yahoo.com.ar
² CONICET - Museo de Geología y Mineralogía "Dr. A. Stelzner". F.C.E.F. y N. - Universidad Nacional de Córdoba. Av. Velez Sársfield 299, Córdoba.
³ Department of Geology, Brigham Young University, Provo, Utah 84602-4606, Estados Unidos.

RESUMEN
Se presenta nueva información mineralógica y geoquímica de los diques básicos alcalinos situados en el sector centro-occidental del batolito Sierra Norte-Ambargasta, en el paraje Caspi Cuchuna. Se establece su composición basanítica y de acuerdo a la mineraloquímica de los silicatos ferromagnesianos constitutivos, olivino (Fo₈₃) y diópsido (Wo₄₉En₃₇Fs₁₄), se propone una cristalización en condiciones de alta temperatura y alta presión en sus etapas iniciales, parámetros que decrecieron junto con un aumento de la fugacidad de oxígeno, posiblemente en condiciones cercanas a las de emplazamiento. Los contenidos de Cr (333 ppm), Ni (183 ppm) y MgO (9,13%) indican características relativamente primarias de esta roca, con fraccionamiento de olivino, piroxeno y magnetita. El empobrecimiento de ETR pesados revela la presencia de granate residual en la fuente y el importante enriquecimiento de elementos incompatibles (Cs, Rb y Ba) indicaría contaminación por corteza durante el ascenso y emplazamiento. Su impronta geoquímica lo ubica en un ambiente de intraplaca (WPB) y muestra un patrón multielemental comparable a los basaltos alcalinos de intraplaca ubicados al este de la zona volcánica activa andina, en un régimen extensional. Sus características geoquímicas sugieren una derivación por fusión parcial de litósfera subcontinental con posible aporte de corteza continental.
Palabras clave: Basanitas; Petrogénesis; Sierra Norte; Sierras Pampeanas; Argentina.

ABSTRACT
New petrogenetic information of the Caspi Cuchuna basanites, Sierra Norte de Córdoba. New mineralogical and geochemical data from the Caspi Cuchuna basic alkaline dykes located in the central-western region of the Sierra Norte-Ambargasta batholith are presented. The petrography and bulk rock chemistry classify these dikes as basanites. Mineral chemistry data for selected olivine and clinopyroxene phenocrysts suggest high temperature and high pressure conditions for initial crystallization; the system evolved towards lower pressure and temperature along with an increase of the oxygen fugacity, possibly approaching emplacement conditions. The Cr (333 ppm), Ni (183 ppm) and MgO (9.13 wt. %) contents indicate relatively primary characteristics for the rock, suggesting olivine, pyroxene and magnetite fractionation. The depletion of HREE is indicative of the presence of residual garnet in the source. The enrichment of incompatible elements (Cs, Rb, and Ba) suggests crustal contamination during ascent and emplacement of the melt. The geochemical signature is compatible with a within-plate setting (WPB) and the multielemental diagram is comparable with within-plate alkaline basalts like those representative of extensional regimes located east of the active volcanic Andean zone. The geochemical characteristics suggest derivation from partial melting of a subcontinental lithosphere possibly contaminated with a continental crust component.
Keywords: Basanites; Petrogenesis; Sierra Norte; Sierras Pampeanas; Argentina.

INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES

Los diques básicos alcalinos objeto de este trabajo intruyen granitoides pertenecientes al batolito Sierra Norte-Ambargasta, en el norte de la provincia de Córdoba. Este complejo ígneo se generó como consecuencia de la implantación de un régimen de arco colisional durante el precámbrico-cámbrico (Lira et al. 1997, Koukharsky et al. 1999; Millone et al. 2003, Leal et al. 2003; entre otros) y cuyos últimos representantes ígneos se remontan al límite cambro-ordovícico (Rapela et al. 1991, Millone et al. 2003, Correa 2003).

Los primeros registros de los diques básicos en la sierra Norte-Ambargasta, dentro de la provincia de Córdoba y específicamente en cercanías del paraje Caspi Cuchuna, corresponden al trabajo de Viramonte (1972). En ese trabajo se caracterizó a los diques como basaltos alcalinos y se los relacionó con basaltos de otro sector de Córdoba, en la zona del río Los Molinos (Gordillo y Lencinas 1969) y que fueron datados arrojando una edad cretácica (Kay y Ramos 1996). Posteriormente, uno de los cuerpos básicos de Caspi Cuchuna fue datado por González y Toselli (1975) usando el método K/Ar en roca total y arrojó una edad de 212 ± 13 Ma, es decir del Triásico superior - Jurásico inferior. Más recientemente Koukharsky et al. (2001, 2002), establecen algunos rangos geoquímicos para un conjunto litológico que involucra a los diques básicos de Santiago del Estero y Córdoba, sin especificar puntualmente las características composicionales de los diques de Caspi Cuchuna y presentan nuevas edades radimétricas que indican una edad permo-triásica (249 ± 6 Ma) para un representante de los diques básicos alcalinos de Caspi Cuchuna, lo cual los desvincula de la importante extensión regional registrada en el Jurásico-Cretácico y permitiría suponer la existencia de un evento extensional en este sector del batolito Sierra Norte-Ambargasta entre el final del Paleozoico y comienzos del Mesozoico.

Este trabajo tiene como objetivo presentar nueva información mineraloquímica y geoquímica de los diques básicos alcalinos del sector centro-occidental del batolito de Sierra Norte-Ambargasta, localizados en las inmediaciones del paraje Caspi Cuchuna. Con ella se pretenden dilucidar aspectos genéticos y contribuir al conocimiento del ambiente geotectónico de emplazamiento.

UBICACIÓN Y GENERALIDADES

Como fuera descrito por Viramonte (1972), en el sector centro-occidental del batolito Sierra Norte-Ambargasta, aledaños al paraje Caspi Cuchuna, existen al menos tres diques verticales de rumbo prácticamente norte (N18ºE), con una extensión observada no mayor a 20 metros y espesores de 30 hasta 80 cm. Se encuentran en cercanías de la escuela Fray Mamerto Esquiú y las coordenadas exactas de uno de los cuerpos analizados son: 29º 48' 53" L. S. - 64º 04' 07" L. O. (Fig. 1). Los diques son oscuros y tienen una estructura amigdaloide, en sectores maciza, con textura porfirítica. Están afectados por un diaclasado típico que genera una marcada disyunción columnar, perpendicular a la roca encajonante. Esta litología hospedante está constituida por un granito aplítico intruido en la granodiorita de extensión regional, que muestra en este sector algunos enclaves diorítico-tonalíticos. La roca está formada por fenocristales de olivino y de diópsido inmersos en una pasta intersertal a subofítica formada por cristalitos de clinopiroxeno, minerales opacos, feldespato potásico y plagioclasa en una base vítrea, dando lugar a una textura vitroporfírica. Los fenocristales de olivino son subhedrales a euhedrales y tienen una longitud máxima de 2 a 3 mm. Exhiben márgenes reabsorbidos, hay algunos cristales esqueléticos y otros que presentan minerales secundarios (óxidos de Fe y minerales del grupo de la serpentina) en las fracturas de partición. Los fenocristales de clinopiroxeno son euhedrales a subhedrales, tienen un tamaño máximo de 1 a 2 mm y muestran núcleos incoloros y bordes castaño-rosados, con zonación en reloj de arena; en algunos casos estos individuos se agrupan formando glomeropórfiros. Todas las características ópticas indicarían que se trata de augitas enriquecidas en Ti pero la química mineral revela que son diópsidos. La plagioclasa está restringida a la pasta, en forma de microlitos escasos y en sectores conformando una textura pilotáxica. En la mesostasis fue detectada, a partir de análisis con microsonda de electrones, la presencia de feldespato potásico. Entre los minerales accesorios se identificaron escasos apatitos y abundantes fases opacas: magnetitas de hasta 0,1 mm y piritas y calcopiritas de 10 mm como máximo. Son numerosas las vacuolas rellenas de calcita y minerales del grupo de las zeolitas.

Figura 1: Mapa geológico del sector centro-oeste del batolito de Sierra Norte-Ambargasta, indicando la localidad de muestreo.

MINERALOQUÍMICA

Se registraron las composiciones químicas de olivinos y clinopiroxenos de dos muestras, una representativa de la roca con textura intersertal-subofítica (1295) y la otra de la roca con textura vitroporfírica (1370). Los resultados de los análisis se registran en el cuadro 1; además se han efectuado análisis a algunos microlitos de feldespato de la muestra 1295.

Cuadro 1: Análisis químicos representativos de minerales constituyentes de las basanitas de Caspi Cuchuna, Sierra Norte de Córdoba.

Olivinos: La composición química de los olivinos analizados indica que son muy ricos en Mg (forsteríticos), en 1295 el dato promedio indica Fo₈₄ y en 1370 es levemente inferior (Fo₈₂). No se registran variaciones significativas entre los individuos y se ubican dentro del rango composicional de los olivinos cristalizados tempranamente en magmas básicos (Deer et al. 1992).

Clinopiroxenos: Pertenecen al grupo QUAD (Ca-Mg-Fe) y dentro de este grupo se clasifican como diópsidos (Morimoto et al. 1988, Fig. 2). Hay pequeñas variaciones composicionales entre uno y otro análisis, entre una y otra roca y entre el núcleo y los bordes; de acuerdo a la nomenclatura usada se anexan los sufijos correspondientes a estas variaciones en la tabla que contiene los datos (Cuadro 1). Tres de los diópsidos de 1295 son subsilícicos (Si<1,75), uno de ellos contiene exceso de titanio (posiblemente se trate de Ti⁺³); en cuanto a los clinopiroxenos de 1370 muestran una clara zonación con núcleos constituidos por diópsidos alumínico-sódicos y bordes normales, en uno de los casos algo enriquecido en Cr. Las composiciones se ubican cerca del campo composicional de los piroxenos típicos de basaltos alcalinos (Fig. 2) definido por Wilson (1989).

Figura 2: Diagrama de clasificación de piroxenos (Morimoto et al. 1988). La zona grisada corresponde a los piroxenos de basaltos alcalinos (Wilson 1989).

Los bordes de 1370 y los diópsidos de 1295 son más ricos en Ti y más pobres en Na que los núcleos de 1370; estas tendencias se relacionan al número de Mg (Mg#) de los piroxenos, en los cuales a medida que aumenta el Mg# es mayor el contenido de Ti y menor el de Na (Fig. 3a). En general la relación Al^VI/Al^IV de estos diópsidos está en el límite de la alta y baja presión de cristalización, aunque es notable que los núcleos de los clinopiroxenos de 1370 tienen contenidos de Al^VI mayores a 0,1 lo que revela su elevada presión de cristalización inicial (Fig. 3b).

Figura 3: A) Gráfico Ti y Na vs. Mg#. B) Diagrama Al^VI vs. Al^IV que muestra campos de alta y baja presión (según Wass 1979, en Dorais 1990). Los círculos negros corresponden a 1295 y los símbolos blancos a 1370; las flechas unen los núcleos (cuadrados blancos) y bordes (círculos blancos) de un mismo cristal analizado.

Para evaluar las sustituciones acopladas que operan en estos clinopiroxenos se han proyectado los contenidos de Al^IV, Al^VI y Ti; la correlación positiva que se registra tanto en 1370 como en 1295 y fundamentalmente desde 1370 a 1295, revelan la existencia de sustitución del tipo Ti-tschermakítica y Al-tschermakítica.

Las variaciones en los contenidos de Ti, Al^IV, Al^VI, Na y Mg# se relacionan a cambios de temperatura, presión y actividades del fundido durante la cristalización del magma básico. Como fuera establecido por Bédard et al. (1988), las sustituciones Ti-tschermakítica y Al-tschermakítica relacionadas al Mg# serían el resultado de tres posibles procesos: a) cinéticos, b) cristalización fraccionada y enfriamiento y c) cristalización polibárica. Las variaciones que observamos en el diagrama que evidencia las condiciones de presión (Fig. 3b) permitiría suponer que ha existido cristalización polibárica.

La relación Mg/(Mg+Fe) en minerales ferromagnesianos es utilizada para evaluar las condiciones de fugacidad de oxígeno del magma durante la cristalización (Czamanske y Wones 1973, Pe-Piper 1988, entre otros); en este caso se registra un aumento en esta relación desde los núcleos hacia los bordes de 1370, lo que indica un incremento de la fO₂.

Feldespatos: Se llevaron a cabo dos análisis de microlitos de la pasta correspondientes a la muestra 1295 (cuadro 1) y se clasifican como feldespatos alcalinos (An₀₄Ab₄₇Or₄₉); no se cuenta con análisis de las plagioclasas.

GEOQUÍMICA Y AMBIENTE TECTÓNICO

La roca estudiada tiene un contenido de SiO₂ (en base anhidra) de 42,8% en peso, con altos tenores de álcalis, CaO, MgO y TiO₂. La clasificación de esta roca utilizando el diagrama TAS (Le Maitre 1989) indica que es una basanita, lo que queda reafirmado en el gráfico de Cox et al. (1979), en tanto, en el diagrama de elementos inmóviles de Winchester y Floyd (1977), la muestra se ubica en el campo de los basaltos alcalinos muy cerca del límite con las basanitas. Los datos químicos y los valores de la norma CIPW se pueden ver en el cuadro 2. La clasificación de Wilkinson (1986), en base al cálculo de la norma CIPW, confirma que se trata de una basanita cumpliendo con las siguientes condiciones: AN (100An/An+Ab) > 50, M (100Mg/Mg+Fe2+) < 75, Al₂O₃ < 16% en peso, Ne > 5 y Ab > 0. La litología analizada queda comprendida dentro de los rangos establecidos por Koukharsky et al. (2002), con contenidos de SiO₂ (42,8%) y TiO₂ (2,6%) y una relación K₂O/Na₂O de 0,49, que indica que la roca se encuentra dentro de la serie potásica (Middlemost 1975). En el diagrama multielemental, normalizado a N-MORB (valores de Sun y McDonough 1989, Fig. 4) se observa un relativo enriquecimiento de casi todos los elementos. A medida que aumenta la incompatibilidad es mayor el enriquecimiento registrado y aunque no se muestra en el diagrama, el Cs tiene un fuerte enriquecimiento (superior a 100 veces el contenido en N-MORB). Estos valores tan elevados se relacionan a una posible contaminación cortical durante el ascenso. Los elementos de transición (altamente compatibles) presentan tenores muy similares a los contenidos de N-MORB; en cuanto a los elementos de tierras raras, en el diagrama normalizado a condrito (Fig. 5), se registra un patrón de enriquecimiento preferencial de los elementos de tierras raras livianos respecto de los pesados, con una suave pendiente desde los valores más enriquecidos (La) a los menos enriquecidos (Lu). La anomalía positiva de Eu (Eu/Eu*= 1,15) indica un magma pobremente fraccionado.

Cuadro 2: Análisis químico y valores calculados para la norma CIPW correspondiente a la basanita de Caspi Cuchuna (muestra 1370), Sierra Norte de Córdoba.

Figura 4: Diagrama multielemental de la basanita de Caspi Cuchuna (muestra 1370) normalizado a NMORB (valores de Sun y McDonough 1989). CVZ: basalto alcalino de intraplaca al este de los Andes (Wilson 1989), CRZ: basalto de rift continental (Kenia, Wilson 1989), OIB: basalto de arco isla (Sun y McDonough 1989) y CFB: basalto tholeítico de flujo continental (Paraná, Wilson 1989).

Figura 5: Diagrama de ETR normalizado a condrito (valores de Boynton 1984). Las siglas son las de la figura 4.

Los diagramas de discriminación geotectónica utilizados (Figs. 6 a, b y c, Pearce y Cann 1973, Meschede 1986 y Wood et al. 1979, respectivamente) indican de manera coincidente que se trata de un cuerpo alcalino de intraplaca (WPB) y de acuerdo a Pearce (1983, en Pearce, 1996) la roca se relaciona a fundidos primitivos y vinculados a manto enriquecido (Figs. 6 d y e).

Figura 6: a, b, c, d y e. Diagramas de discriminación geotectónica. Detalles interpretativos en el texto.

Los basaltos de intraplaca (WPB) se caracterizan por enriquecimientos relativos a NMORB de Th, Nb (y Ta), Ce (y otros ETRL), Zr (y Hf) y Ti y valores similares de Y (y elementos de tierras raras y Sc) y se los identifica con relaciones altas de Ti/Y, Yb o Sc. Estas litologias alcalinas de intraplaca pueden dividirse en rocas de islas oceánicas (OIB) y en rocas de zonas de rift continental (CRZ). En el diagrama multielemental normalizado a N-MORB (Fig. 5) se han dibujado los patrones correspondientes a dos basaltos que responden a estas características (basalto OIB de Sun y McDonough 1989 y basaltos CRZ de Kenia, en Wilson 1989); asimismo se anexa el patrón de un basalto tholeítico de flujo continental típico (CFB) tomado de Wilson (1989) y, finalmente, se superpone el patrón multielemental de un basalto alcalino de intraplaca ubicado al este de la zona volcánica activa de los Andes actuales (Wilson 1989). Lo que puede observarse es que el patrón correspondiente a la roca estudiada presenta notables similitudes con esta última litología más que con los basaltos OIB, CRZ o CFB, principalmente en lo que se refiere a la magnitud de los enriquecimientos de todos los elementos respecto de N-MORB y fundamentalmente en el comportamiento del Ta-Nb.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Los diques básicos alcalinos estudiados en este trabajo se clasifican como basanitas. La mineralogía de silicatos ferromagnesianos que lo constituyen, olivino (Fo₈₃) y diópsido (Wo₄₉En₃₇Fs₁₄), indican una cristalización en condiciones de alta temperatura y alta presión en sus etapas iniciales, parámetros que luego decrecieron junto con un aumento de la fugacidad de oxígeno, posiblemente en condiciones cercanas a las de emplazamiento.

Se trata de una roca con características geoquímicas relativamente primarias, evidenciadas por el contenido de Cr (333 ppm), Ni (183 ppm) y MgO (9,13%), que sufrió fraccionamiento de olivino, piroxeno y magnetita. La presencia de granate residual en la fuente se refleja en el empobrecimiento en ETR pesados observado y existe un enriquecimiento importante en elementos incompatibles como Cs, Rb y Ba, comportamiento que podría deberse a contaminación por corteza durante el ascenso y emplazamiento. Tiene claramente una impronta geoquímica que lo ubica en un ambiente de intraplaca (WPB) en un régimen tectónico extensional cuya fuente podría ser la fusión parcial de litósfera subcontinental con un posible aporte de corteza continental.

Este magmatismo básico alcalino de tipo extensional en Sierra Norte-Ambargasta fue primeramente relacionado a la extensión jurásico-cretácica (Viramonte 1972), posteriormente Linares y González (1990) proponen una edad cercana al límite Triásico-Jurásico (212 ± 13 Ma) y más recientemente Koukharsky et al. (2001, 2002) indican que tendrían una edad de 249 ± 6 Ma (Permo-Triásico) y plantean la existencia de un evento extensional de magnitud regional en el interior de Gondwana durante el ciclo orogénico gondwánico.

AGRADECIMIENTOS

La realización de este trabajo fue posible gracias al financiamiento del CONICET que otorgara una beca doctoral a M. S. O. y de la ANPCYT mediante el apoyo financiero a los proyectos BID 1201 OC-AR, PICT 07-03581 y PICT R-179. Deseamos expresar nuestro agradecimiento al Dr. R. Miró y a la Dra. M. Koukharsky por sus valiosas sugerencias en calidad de árbitros.

TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO

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Recibido: 27 de junio, 2005
Aceptado: 20 de abril, 2006