ARTÍCULOS

Composición química de biotita y hornblenda y edades de enfriamiento como indicadores de las condiciones de emplazamiento del complejo plutónico La Esperanza (Pérmico Superior), Macizo Norpatagónico

 

Carmen I. Martínez Dopico^{1, 2}, Mónica G. López de Luchi¹, Klaus Wemmer³ y Augusto E. Rapalini²

¹Instituto de Geocronología y Geología Isotópica (INGEIS), CONICET-Universidad de Buenos Aires. Ciudad de Buenos Aires, Argentina. Email: carmen.martinez.dopico@gmail.com
²Instituto de Ciencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires (IGEBA), Departamento de Ciencias Geológicas, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Ciudad de Buenos Aires, Argentina.
³Geoscience Centre de la Universidad de Göttingen (GZG). Göttingen, Alemania.

 

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RESUMEN

El Complejo Plutónico La Esperanza está situado en el sector norte del Macizo Norpatagónico y es parte del cinturón magmático Paleozoico Superior del norte de la Patagonia. Dentro de este complejo se agrupan mayormente granodioritas y monzogranitos biotítico-anfibólicos (Granodiorita Prieto) o biotíticos (Granito Donosa), siendo 273 Ma la edad de cristalización de los primeros. En este trabajo se utilizan las composiciones minerales de biotitas y anfíboles para describir la naturaleza del magma y estimar la presión y temperatura del emplazamiento de estos cuerpos plutónicos. En base a la química de las biotitas, el Complejo Plutónico La Esperanza presenta una signatura magmática calcoalcalina con tendencia a la peraluminosidad, la cual puede ser asociada a ambientes transicionales orogénico- anorogénico. Las presiones de emplazamiento calculadas para la Granodiorita Prieto oscilan entre 0,6 y 2,0 kbar registrándose un aumento de la presión en la facies de granitoides inequigranulares aflorante al este de la localidad de La Esperanza. El termómetro hornblenda-plagioclasa indica que este cuerpo se emplazó a una temperatura de entre 630 y 790ºC en condiciones de alta fugacidad de oxígeno. Estos resultados, en combinación con edades de enfriamiento, indican un emplazamiento somero en un ambiente con un régimen termal elevado que habría permanecido en actividad desde el Pérmico medio al menos hasta el límite permotriásico.

Palabras clave: Complejo Plutónico La Esperanza; Biotita; Hornblenda; Termobarometría; Pérmico

ABSTRACT

Chemical composition of biotite and hornblende and cooling ages as indicators of the emplacement conditions of the La Esperanza Plutonic Complex (Upper Permian), North Patagonian Massif

La Esperanza Plutonic Complex crops out in the northern part of the North Patagonian Massif in the Upper Paleozoic magmatic belt of northern Patagonia. This magmatic complex is mainly composed of 273 Ma biotite and amphibole bearing (Prieto Granodiorite) or biotite bearing (Donosa Granite) granitoids. In this study, biotite and amphibole mineral compositions are used to describe the nature of the granitic magma and to estimate the pressure and temperature at which these plutons were emplaced. Based on biotite chemistry, La Esperanza Plutonic Complex represents a calc-alkaline magma with a trend of increasing peraluminosity, which could be related to a transitional orogenic to anorogenic setting. Emplacement pressures for Prieto Granodiorite vary between 0,6 and 2,0 kbar, with higher values in an inequigranular facies which crops out to the east of La Esperanza locality. Hornblende-Plagioclase thermometer yields emplacement temperatures ranging from 630 to 790ºC at high oxygen fugacity conditions. These results, combined with good qualitycooling ages, propose a shallow emplacement in an elevated thermal regime that might have lasted from Middle Permian to Permotriassic times.

Keywords: La Esperanza Plutonic Complex; Biotite; Hornblende; Thermobarometry; Permian

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INTRODUCCIÓN

Numerosos estudios han demostrado que la composición química de minerales claves como biotita y anfíbol provee indicios para la evaluación de la naturaleza de los magmas y las condiciones de temperatura y presión durante el proceso de emplazamiento de magmas graníticos (Neiva 1981, Shabani et al. 2003, entre otros).

La biotita es un mineral ferromagnesiano del grupo de los filosilicatos trioctaédricos con una composición intermedia entre las series annita-flogopita y eastonita-siderofilita que se presenta en la mayoría de las rocas ígneas intermedias a ácidas, y cuya estructura permite acomodar parte de los elementos químicos comunes presentes en los magmas graníticos. De acuerdo a Shabani et al. (2003) este mineral representa la composición de los magmas del cual cristalizan dado que es un reservorio importante de aluminio en granitos que no presentan cantidades significativas de granate, cordierita y polimorfos de Al₂SiO₅ y por ende, refleja el grado de peraluminosidad de las rocas y es indicador del estado de oxidación por su contenido de hierro y magnesio. Estos argumentos convierten a la biotita en un importante proveedor de información petrogenética para rocas graníticas.

Por otro lado, dentro del subgrupo de los anfíboles la variación composicional de la hornblenda que se presenta como fase estable en un amplio rango de condiciones de 1-23 kbar y 400-1150º C la convierte en ideal para la evaluación de las condiciones de presión y temperatura de intrusiones calcoalcalinas. En particular, el geobarómetro de aluminio en hornblenda (ej. Hammarstrom y Zen 1986) es útil para la estimación de la presión y temperatura a las cuales se emplazan estos cuerpos. Estos datos en combinación con edades de enfriamiento de alta calidad sobre mineral permitirían estimar tasas relativas de exhumación y enfriamiento del sistema magmático.

Uno de los rasgos geológicos más conspicuos del borde norte del Macizo Norpatagónico es la presencia de un extenso magmatismo neopaleozoico a eomesozoico representado principalmente por el Complejo Plutónico Navarrete en el sector oriental, en los alrededores de la localidad C. I . Mart ínez Dopico , M. G. López de Luchi , K. Wemmer Y A. E. Rapalini de Valcheta (en el sentido propuesto en López de Luchi et al. 2010), y por el Complejo Plutónico La Esperanza, en el sector centro-occidental vecino a la localidad de La Esperanza (Llambías y Rapela 1984). Tras décadas de controversias en torno a la edad de estos complejos, dataciones de circones por el método de U-Pb SHRIMP (Pankhurst et al. 2006) sobre estos granitoides han permitido asignar una edad de 282 Ma para el Complejo Plutónico Navarrete y de 273 Ma para el Complejo Plutónico La Esperanza (Llambías y Rapela 1984). Ambos complejos fueron descriptos como granitoides con signaturas calcoalcalinas de alto potasio carentes de deformación macroscópica (López de Luchi et al. 2010, Rapela y Llambías 1985). Sin embargo, la filiación magmática de los mismos es aún controvertida debido a la ausencia de estudios geoquímicos modernos.

En este trabajo se reportan los primeros resultados sobre la composición química de biotitas, hornblendas y plagioclasas en dos de las unidades graníticas del Complejo Plutónico La Esperanza-la Granodiorita Prieto y el Granito Donosa-, aflorante en el área de estancia La Esperanza (40°24,363'S, 68°28,585'O), centro de la provincia de Río Negro. El objetivo de estas determinaciones es el de caracterizar la ocurrencia, fórmula estructural, química mineral y condiciones de cristalización para con ello acotar las condiciones de presión y temperatura del emplazamiento y naturaleza de los cuerpos graníticos mediante el uso de geobarómetros y geotermómetros minerales. Adicionalmente se reportan dos nuevas edades de enfriamiento sobre biotita obtenidas mediante la metodología K-Ar para ambos intrusivos.

MARCO GEOLÓGICO

La zona de estudio está ubicada en el sector central de la Provincia de Río Negro, Patagonia, en los alrededores de la estancia La Esperanza (40°24,363'S, 68°28,585'O) (Fig. 1), distante aproximadamente a 100 km al sur de la localidad de General Roca y a 80 km al norte de Los Menucos.

Figura 1: Mapa Geológico del área de Estancia La Esperanza. En el mismo se representan las ubicaciones de las localidades de muestreo para el desarrollo del trabajo termobarométrico y geocronológico. Modificado de Llambías y Rapela (1984).

La estratigrafía del área involucra una sucesión de unidades litológicas que comenzarían en el Paleozoico inferior con un basamento metasedimentario a sedimentario de edad desconocida -formaciones Colo Niyeu y Llanquil (Llambías y Rapela 1984, Labudía y Bjerg 1994)- que comprende rocas metamórficas de grado bajo a muy bajo, y en el cual se emplazan un conjunto de rocas plutónicas de composición intermedia a ácida agrupadas bajo el nombre de Complejo Plutónico La Esperanza.

El Complejo Plutónico La Esperanza fue propuesto inicialmente por Llambías y Rapela (1984) y posteriormente evaluado por Cucchi et al. (2001), como un batolito compuesto que constituye la unidad plutónica aflorante más voluminosa del norte de la Patagonia. En los alrededores de estancia La Esperanza, la definición original involucró a una serie de granodioritas y monzogranitos biotítico anfibólicos (Granodiorita Prieto), una subfacies de granitos biotíticos (Granito Giménez) y granitos porfiroides (Granito Donosa) intruídos por una serie de diques básicos afíricos a microporfíricos de rumbo NNE (Llambías y Rapela 1984). Observaciones de campo, petrográficas y microestructurales sobre este complejo permitieron establecer que tanto la Granodiorita Prieto como los granitos porfiroides del Granito Donosa son unidades macroscópicamente isótropas, a excepción de las zonas de borde de los cuerpos en las que se observan zonas de cizallas discretas. Sin embargo, en parte de los granitos biotíticos considerados en la literatura como Granito Giménez se detectaron rasgos deformativos de alta temperatura cuya interpretación está en ejecución por lo que, de manera tentativa, se los excluye de la definición original del complejo tal como lo definieron Llambías y Rapela (1984).

Varias propuestas para correlacionar este evento plutónico con otros afines como el Complejo Plutónico Navarrete (López de Luchi et al. 2010) aflorante 200 km al este en las vecindades de la localidad de Valcheta (40°41'S; 66°09'O) fueron realizadas con anterioridad (Rapela y Caminos 1987) basadas en edades enfriamiento y geoquímica de elementos mayoritarios y escasos elementos traza.

La edad del Complejo Plutónico La Esperanza está acotada por una edad de cristalización U-Pb SHRIMP en circones de 273 ± 2 Ma para la unidad principal del complejo, la Granodiorita Prieto, presentada en Pankhurst et al. (2006). Estos autores obtuvieron además una edad de 246 ± 2 Ma (U-Pb SHRIMP en circones) para una localidad de la Dacita Collinao perteneciente al Complejo Plutono-volcánico Dos Lomas.

El Complejo Plutónico La Esperanza se separa del Complejo Plutono-volcánico Dos Lomas mediante un contacto erosivo en el que la Dacita Collinao, de edad 246 ± 2 Ma U-Pb SHRIMP en circones (Pankhurst et al. 2006), cubre al Granito Donosa 2,8 km al este de Estancia La Esperanza. El Complejo Plutono-volcánico Dos Lomas está representado por riolitas, ignimbritas riolíticas, dacitas (Dacita Collinao), ignimbritas dacíticas (Domo Pailemán) y leucogranitos (Granito Calvo). La actividad magmática de este complejo puede ser restringida entre 264 y 246 Ma, de acuerdo con las edades de cristalización obtenidas por Pankhurst et al. (2006) para el Domo Riolítico Pailemán y la Dacita Collinao, respectivamente.

Granodiorita Prieto

Los afloramientos de la Granodiorita Prieto se encuentran dispersos en un área de aproximadamente 300 km² en los alrededores de la Estancia La Esperanza. Están integrados por una serie de pequeños asomos de forma redondeada que no superan el metro por sobre el nivel del terreno y que generalmente se encuentran asociados a bajos topográficos como lo son las lagunas secas. En el área no se ha encontrado el contacto entre esta unidad y las metasedimentitas de bajo grado de la Formación Colo Niyeu (Labudía y Bjerg 1994), correlacionable por similitud litológica y textural con parte de las formaciones Nahuel Niyeu o Sierra Grande aflorantes 200 km al este en las localidades de Valcheta y Sierra Grande. La Granodiorita Prieto incluye granodioritas a monzogranitos biotítico-anfibólicos inequigranulares gris claro a rosado ricos en enclaves microgranulares máficos (Fig. 2a), porfiroides con megacristales de feldespato potásico de color gris claro, equigranulares color gris oscuro pobres en enclaves y términos transicionales entre ellos. Los enclaves microgranulares máficos, cuyos ejes mayores pueden alcanzar hasta 50 cm, son de color gris muy oscuro equigranulares de grano fino a porfiroides con cristales de plagioclasa de grano algo más grueso, presentan formas alargadas de contactos netos con bordes redondeados. En algunos afloramientos son muy abundantes, observándose rosarios de enclaves. En menor medida se encontraron enclaves metamórficos filíticos a gnéisicos fusiformes.

Figura 2: a) Aspecto macroscópico de la textura de la facies inequigranular de la Granodiorita Prieto. Nótese la presencia de enclaves microgranulares máficos porfíricos aplastados; b) Fotomicrografía de la textura de facies inequigranular de la Granodiorita Prieto. Polarizadores cruzados, aumento X2.5; c) Fotomicrografía de la textura de facies equigranular de la Granodiorita Prieto. Polarizadores paralelos, aumento X2.5; d) Fotomicrografía de la textura de la matriz del Granito Donosa. Polarizadores cruzados, aumento X2.5. En b, c y d las abreviaturas son según Kretz (1983) y en la escala el rectángulo mayor equivale a 500 μm.

Granitoides inequigranulares

Comprende un conjunto de granodioritas y monzogranitos de grano medio a grueso y textura inequigranular, con algunos cristales mayores de entre 1 a 2 cm de plagioclasa tabular y en mucha menor abundancia autolitos de feldespato potásico de hasta 7 cm. Su color es gris a gris claro rosado con aspecto moteado debido a las concentraciones de minerales máficos. Como minerales principales presentan plagioclasa, feldespato potásico pertítico, cuarzo, hornblenda y biotita (Fig. 2b). El mineral más abundante es la plagioclasa (35-50%), que tiene composición tipo andesina- oligoclasa y se presenta en cristales euhedrales a subhedrales comúnmente zonados y maclados en forma compleja (maclas de Carlsbad, albita- Carlsbad y periclino). Está frecuentemente reemplazado por agregados de arcillas castañas.

El cuarzo es anhedral y presenta bordes suturados e incipiente desarrollo de subgranos. El feldespato potásico -ortosa- es muy pertítico, subhedral y poiquilítico con cristales de plagioclasa y cuarzo. Cuando está en contacto con plagioclasa, ésta desarrolla un borde ameboidal de composición más ácida con terminaciones de mirmequitas. La biotita se presenta en laminillas subhedrales pleocroicas del castaño oscuro (Y/Z) al castaño amarillento claro (X) con numerosas inclusiones de circón con desarrollo de halo pleocroico oscuro, apatito prismático y minerales opacos de formas poligonales. En los bordes hay desarrollo de agregados de titanita y dentro de las fracturas se concentra una alteración a clorita. En una proporción mucho menor se encuentra la hornblenda como individuos subhedrales prismáticos y rómbicos pleocroicos homogéneos del verde (Z) al verde amarillento claro (X) y frecuentemente maclados en dos individuos y cribados. Como accesorios menores se encuentra una gran cantidad de titanita euhedral a subhedral, opacos, apatito y circón.

Granitoides equigranulares

Composicionalmente esta variedad está formada por la misma mineralogía que la anterior pero con diferente arreglo textural y color. Se trata de granodioritas y monzogranitos con textura equigranular mediana de color gris oscuro a muy oscuro; esporádicamente se encuentran cristales más grandes de feldespato alcalino rosado. Está compuesta principalmente por cristales de ortosa de gran tamaño, anhedrales y de ubicación intersticial, incipientemente pertíticos con hilos de plagioclasa y muy poiquilíticos con cristales de plagioclasa con desarrollo de un borde externo mirmequítico. En el contacto entre dos cristales de ortosa se observa una corona de pequeños cristales de cuarzo, plagioclasa y del propio mineral. La plagioclasa de composición andesina- oligoclasa es subhedral a euhedral, maclada en forma múltiple y zonación incipiente. El cuarzo subhedral a anhedral se presenta en forma intersticial con escasos rasgos deformativos evidenciados por su extinción ondulosa. Los minerales máficos (25%), biotita y hornblenda, se presentan en proporciones equivalentes aislados o formando agregados mixtos con núcleos de cristales subhedrales de anfíbol y bordes de laminillas de biotitas (Fig. 2c). La biotita es subhedral pleocroica del castaño oscuro (Y/Z) al castaño amarillento (X), presenta inclusiones de circón con halo pleocroico, prismas de apatito y minerales opacos. En bordes y a través del clivaje puede encontrarse alterada a clorita y epidoto. El clinoanfíbol se presenta en cristales subhedrales a euhedrales pleocroicos (verde oscuro-Z, verde-Y, amarillo muy claro-X) con escasos núcleos de piroxeno y coloración inhomogénea (Fig. 2c) que disminuye en intensidad de color generalmente hacia los bordes. Presenta inclusiones de circón y rebordes de titanita. En forma intersticial se encuentran gránulos de magnetita con un reborde de titanita.

Granito Donosa

Los asomos del Granito Donosa se encuentran en las cercanías de Estancia La Esperanza esparcidos en forma saltuaria como pequeños cuerpos al ras del suelo que forman parte de un cuerpo de forma elipsoidal de 7 km de ancho y 14 km de largo, alargado en sentido N-S. Al norte de Estancia La Esperanza intruye a la Granodiorita Prieto con un contacto frío marcado por una zona cataclástica y desarrollo de miarolas con turmalina y muscovita. Afloramientos de menor magnitud se encuentran a 2 km al oeste de Estancia La Esperanza (Fig. 1) donde se observaron diques sinmagmáticos y lentes de ortogneises del propio granito que gradan a zonas de cizalla magmáticas internas asociadas con una envoltura de material silíceo color castaño.

Esta unidad está integrada por un granito porfiroide de color rosado a gris rosado cuya característica principal es la abundancia de megacristales de feldespato potásico idiomorfo de color rosado que alcanzan tamaños de hasta 15 por 5 cm. Estos megacristales se encuentran parcialmente orientados e inmersos en una matriz gris clara de tamaño de grano mediano a grueso. La abundancia de los megacristales (microclino) puede superar el 15% como en el caso de los afloramientos linderos a la Estancia La Esperanza o ser ocasionales como en el caso de algunos de los afloramientos del borde occidental y sur, en los que el tamaño de grano es medio. La matriz es granosa hipidiomorfa y está compuesta por cristales de plagioclasa, feldespato potásico, cuarzo, biotita, muscovita, circón, minerales opacos y apatito (Fig. 2.d). La plagioclasa (oligoclasa-andesina) se presenta en tablillas hipidiomorfas con zonación composicional y maclado polisintético ocasionalmente complejo con varios juegos de maclas superpuestos a la zonación. Generalmente exhiben desarrollo de bordes mirmequíticos en contacto con feldespato potásico reemplazados por arcillas y sericita en los núcleos. Los cristales de feldespato potásico (ortosa y/o microclino) son subhedrales poiquilíticos con cristales de plagioclasa que desarrollan un reborde de un feldespato más ácido. El cuarzo es intersticial y presenta un incipiente desarrollo de subgranos. Las laminillas de biotita son subhedrales y pleocroicas castaño oscuro (Y/Z) - castaño amarillento (X), presentan inclusiones de circón y están parcialmente reemplazadas por clorita. La muscovita se presenta como mineral primario de forma subhedral y ocasionalmente está asociado en forma periférica a la biotita.

MUESTREO Y METODOLOGÍA ANALÍTICA

Las muestras seleccionadas para este estudio provienen de las facies de granitoides equigranulares de color gris oscuro (localidad Z6, 40º22,851'S 68º 27,485'O), granitoides inequigranulares color gris claro (localidad Z20, 40º25,657'S 68º23,274'O) de la Granodiorita Prieto, y de un granito porfiroide (localidad Z69, 40º27,882'S 68º29,105'O) correspondiente al Granito Donosa. Todas ellas fueron obtenidas en sitios representativos de estas litologías. Las muestras Z6 y Z20 corresponden a monzogranitos compuestos por diferentes proporciones de ortosa, plagioclasa, cuarzo, biotita, hornblenda, titanomagnetita, titanita, apatito y circón. La muestra Z69, Granito Donosa, presenta como mineralogía primaria microclino, plagioclasa, cuarzo, biotita, muscovita y como accesorios menores titanomagnetita, apatito y circón.

Los análisis de la química de los minerales fueron realizados en una microsonda de electrones JEOL JXA-733 perteneciente al Departamento de Geología y Geofísica de la Universidad de Lousiana en Baton Rouge, Estados Unidos de América. Las condiciones de operación fueron voltaje de aceleración de 15 kv, corriente de muestra de 15 nA para biotita y anfíbol y 10 nA para plagioclasa. El diámetro del haz fue de 1 micrón. La calibración se realizó con los estándares del Smithsonian Museum.

QUÍMICA MINERAL

Se obtuvieron datos de química mineral sobre individuos homogéneos y frescos de biotita, se realizaron perfiles de variación composicional y mediciones en cristales individuales sobre anfíbol y plagioclasa. En la mayoría de los casos hay más de una medición por cristal y en el caso del perfil (Z6.3) se eligió un anfíbol con núcleo de piroxeno y variación de color de núcleo a borde.

La fórmula estructural de micas negras fue calculada sobre la base de 22 O y 8 cationes (Cuadro 1). Así mismo, la fórmula estructural de plagioclasa fue obtenida sobre la base de 8 O y 5 cationes (Deer et al. 1986). Para el anfíbol se utilizó el método definido por Holland y Blundy (1994) y la nomenclatura de Leake et al. (1997) sobre la base de la fórmula estructural de 23 O y 13 cationes excluyendo Ca, K, Na (Cuadro 2).

CUADRO 1: Composición química y fórmula estructural de las biotitas de la Granodiorita Prieto y Granito Donosa.

CUADRO 2: Composición obtenida por microsonda de electrones y fórmula estructural de los anfíboles de la Granodiorita Prieto.

Composición química de micas negras y su relación con el tipo de magma

Dentro de las clasificaciones de micas negras trioctaédricas para rocas ígneas, la más utilizada es la del cuadrilátero ASPE que comprende los términos annita- flogopita-siderofilita- eastonita, y que considera diferencias composicionales en el contenido de Al total y la relación Fe/(Fe+Mg) (Speer 1984) calculados sobre la base de la formula mineral de 22 O (Cuadro 1). Ambas variables son funcionales para una clasificación en vista de que son buenos indicadores del grado de peraluminosidad y estado de oxidación de la roca.

Las micas negras de las rocas de la Granodiorita Prieto exhiben bajos valores de Al total de alrededor de 2,5 a 2,6 c.p.f.u. y valores intermedios de Fe/(Fe+Mg). Por otro lado, las micas oscuras del Granito Donosa definen un campo reducido en torno a valores moderados a altos de Al total (~3,2 c.p.f.u.) y Fe/(Fe+Mg) (Fig. 3.a). Todas ellas clasifican como biotitas (annita- siderofilita).

Figura 3: a) Composición de las biotitas del Complejo Plutónico La Esperanza en el cuadrilátero ASPE -annita, siderofilita, flogopita, estonita- de acuerdo a la nomenclatura propuesta por Speer (1984). La línea punteada indica el límite del diagrama original; b, c, d, f ) Composición de las biotitas expresadas en los diagramas de discriminación de Abdel-Rahman (1994). Campos A: alcalino, C: calcoalcalino, y P: peraluminoso; e) Diagrama de Al total vs Mg modificado de Nachit et al. (1985).

Abdel-Raman (1994) relaciona la composición de elementos mayores (FeO, MgO, Al₂O₃) de biotitas de rocas ígneas con la naturaleza de los magmas a partir de los cuales cristalizan. Esta clasificación establece una vinculación entre las biotitas más ricas en sílice y óxido de hierro y más pobres en aluminio (en pp%), composiciones cercanas a annita, con las suites anorogénicas peralcalinas asociadas a extensión (campo A) y a aquellas composiciones tipo siderofilita con suites peraluminosas incluyendo a granitos tipo S (campo P). Mientras que las biotitas moderadamente enriquecidas en Mg con relaciones FeO/MgO bajas están emparentadas con suites orogénicas calcoalcalinas tipo I (campo C). Si bien la asignación de estos campos es discutida en función al uso ambigüo en la tipología de los magmas del término peraluminoso (Stussi y Cuney 1996), teniendo en cuenta el carácter geoquímico y petrográfico de la roca encajante, este enfoque aún puede ser válido considerando las reservas que la propia base de datos involucra. Un enfoque similar es el propuesto por Nachit et al. (1985), en el cual el carácter discriminador de los tipos de magmas es la cantidad de Al total y de Mg de las biotitas (Fig. 3e).

Las biotitas correspondientes a ambas facies de la Granodiorita Prieto son clasificadas en todos los diagramas de Abdel- Raman (1994) dentro del campo C (Fig. 3b, c, d, f ) y en el diagrama de Nachit et al. (1985) como biotitas de composiciones similares a aquéllas de la serie subalcalina calcoalcalina. Esto implicaría que se habrían formado a partir de un magma calcoalcalino de tendencia metaluminosa enriquecido en magnesio (Fig. 3e). En cambio, las composiciones de biotita del Granito Donosa, con tenores mayores de Al (total), se ubican dentro del campo P o alrededor de una zona de borde con el campo C (Fig. 3b, c, d, f ) y, junto con los datos correspondientes a la Granodiorita Prieto, definirían en el cuadrilátero ASPE una tendencia lineal en la que el incremento de Al (2,5 a 3,2 c.p.f.u.) es acompañado por un leve incremento en la relación Fe/(Fe+Mg) desde 0,45 a 0,59.

Determinación del tipo de anfíbol

El anfíbol sólo está presente en las granodioritas inequigranulares color gris rosado (Z20) y en los granitos equigranulares color gris oscuro (Z6) de la Granodiorita Prieto. A partir del cálculo de la fórmula estructural, se aplicó la nomenclatura de Leake et al. (1997), bajo la cual todos los anfíboles de la Granodiorita Prieto pertenecen al grupo cálcico pobres en álcalis con Ca_B ≥ 1,50 (1,73-1,96) y (Na + K)_A<0,50 (0,19-0,52) (Cuadro 2, Fig. 4a). Además presentan una variación significativa en el contenido de Si en fórmula que varía de 6,5 a 7,5 y en la relación Mg/(Mg+Fe²⁺) con valores desde 0,676 hasta 0,786 (c.p.f.u.) que determina que clasifiquen como ferrianmagnesiohornblenda a magnesiohornblenda (ricos en Si y pobres en hierro). Los datos extraídos del perfil de anfíbol indican que de núcleo a borde hay un empobrecimiento en cantidad (c.p.f.u.) de Ti y Al y un incremento en la cantidad de Si (Fig. 4a y b).

Figura 4: a) Clasificación de anfíboles cálcicos según Leake et al. (1997). b) En las fotomicrografías se indican los puntos de los análisis de microsonda.

Aplicación del barómetro Aluminio en Hornblenda y termómetro Hornblenda- Plagioclasa.

Existen varios estudios empíricos que demuestran que en una paragénesis en equilibrio adecuada, el contenido de Al total en la estructura de los anfíboles cálcicos aumenta en forma aproximadamente lineal conforme con la presión durante la cristalización de un plutón (Hammarstrom y Zen 1986, Hollister et al. 1987). Por ende, la aplicación de barómetros de Al en hornblenda permite acotar las profundidades de emplazamiento de batolitos. Se han propuesto varias calibraciones para el barómetro como las de Hammarstrom y Zen (1986), Hollister et al. (1987), sin embargo para este trabajo se preferirán los resultados de modelos más recientes como los de Schmidt (1992) y Johnson y Rutherford (1989) ya que son los que presentan mejor ajuste experimental. Debido a que la temperatura y la fugacidad de oxígeno son factores determinantes en el cálculo de la presión, también se calcula el barómetro propuesto por Anderson y Smith (1995) que introduce una corrección por temperatura y se comparan estos resultados entre sí en el Cuadro 3. Las temperaturas fueron tomadas a partir de los cálculos termométricos propuestos por Holland y Blundy (1994) para el sistema hornblenda- plagioclasa a partir de la reacción edenita- richterita (edenita + albita → richterita + anortita) sugerida por Anderson (1996). En el caso de los granitoides inequigranulares (Z20) el termómetro indica temperaturas entre 752 y 790ºC mientras que en el caso de los granitoides equigranulares (Z6), las temperaturas son algo más bajas, 637 y 762 ºC con disminución desde el núcleo hacia el borde de los cristales (Cuadro 3).

CUADRO 3: Resultados de la barometría Al en hornblenda, termobarómetro hornblenda-plagioclasa y estimación de fugacidad de oxígeno. La proporción molar de An en plagioclasa a partir de análisis de microsonda electrónica. Al anfíbol es el número de cationes de Al en la fórmula estructural de hornblenda (Cuadro 2); T(ed-ri) es la temperatura calculada a partir del geotermómetro edenita-richterita de Holland y Blundy (1994); P- HyZ presión calculada a partir del barómetro de Hammarstrom y Zen (1986); P-H presión calculada según Hollister et al.(1987); P- Sch presión calculada según Schmidt (1992); P- JyR presión calculada según Johnson y Rutherford (1989); PAyS cálculo de presión corregida por temperatura según Anderson y Smith (1995); Log fO2 estimación de la fugacidad de oxígeno según Wones (1989) log fO2= -30930/T + 14.98 + 0.142(P-1)/T siendo T temperatura (kelvin) y P presión (bars) obtenida según Anderson y Smith (1995). * Medición descartada.

Las presiones durante el emplazamiento corregidas por temperatura utilizando el método de Anderson y Smith (1995) son consistentes con los resultados obtenidos alternativamente con la calibración de Schmidt (1992) y/o con la calibración de Johnson y Rutherford (1989). Por ello, ante la ausencia de datos termométricos se prefieren estos barómetros en ese orden. La aplicación de los barómetros en los anfíboles del monzogranito inequigranular gris rosado (Z20) indica un rango de presiones consistente dentro de un mismo cristal y entre cristales diferentes de entre 1,41 a 2,04 ± 0,50 Kbar (Cuadro 3). En este análisis los resultados negativos fueron descartados. En cuanto a los resultados unitarios por cristal, al ser anfíboles no zonados, estos resultados se consideran válidos. En el caso de los granitoides equigranulares gris oscuro (granito Z6) el análisis sobre granos individuales presenta una amplia dispersión en los resultados barométricos, atribuible a la zonación composicional que presentan estos anfíboles. Las derivaciones más interesantes se extraen del perfil de anfíbol sobre el que se comprueba que las presiones en el núcleo del anfíbol (punto cercano al piroxeno) son más altas (1,63 ± 0,60 Kbar) que en los bordes (0,67 ± 0,60 Kbar).

Cálculo de la fugacidad de oxígeno

Otra de las variables que afectan el cálculo de la presión del emplazamiento es la fugacidad de oxígeno en el magma que está asociada directamente con la fuente y las condiciones de cristalización. La estimación de la fugacidad de oxígeno del magma primario es fundamental ya que restringe la utilización de los barómetros. Sin embargo, no se cuentan con datos sobre la composición química de la fase oxidada (magnetita). De acuerdo a Wones (1989) se pueden realizar algunas consideraciones relativas sobre la fugacidad de oxígeno a partir del equilibrio titanita + cuarzo + magnetita = hedenbergita + ilmenita + oxígeno en rocas graníticas. De acuerdo a estos cálculos la granodiorita inequigranular Z20 presenta valores de log fO₂ entre -15 y -14, al igual que en el núcleo de los anfíboles del monzogranito equigranular Z6 en el que el log fO₂ se incrementa hacia los bordes del cristal (Cuadro 3). Este rango de valores indica que los magmas cristalizaron en condiciones de alta fugacidad de oxígeno compatibles con la presencia de magnetita.

GEOCRONOLOGÍA K-AR SOBRE BIOTITA

Preparación de la muestra, metodología

Se procesaron dos muestras de rocas, una de ellas corresponde a la unidad Granodiorita Prieto (localidad Z20 40º25,657'S, 68º23,274'O) y otra, un granito porfiroide, al Granito Donosa (Z12 40°28,012'S, 68° 3,323'O) con el objeto de separar la biotita para obtener edades de enfriamiento. Inicialmente las muestras fueron molidas en una trituradora de mandíbulas de acero y molino a martillo y tamizadas para aislar la fracción 300-400 μm en los laboratorios de molienda y separación mineral de INGEIS. Luego esta fracción fue procesada minuciosamente en un separador isomagnético FRANTZ en varias etapas de amperaje (0,1 a 0,6 A, ángulo de giro lateral -20º y ángulo anteroposterior -15º), y posteriormente sometida a la separación mediante líquidos de diferente densidad. Por último, los granos de biotita de cada muestra fueron seleccionados bajo lupa binocular para obtener un separado homogéneo. La pureza del agregado es superior al 99%. Las micas purificadas fueron molidas en alcohol puro para remover los bordes potencialmente alterados y que puedan haber sufrido pérdidas de Ar o K. Los detalles de la metodología de separación y los análisis de Ar y K en el laboratorio de Göttingen están suministrados en Wemmer (1991). Las dataciones de las biotitas mediante el sistema K-Ar en mica fueron realizados en el Geowissenschaftliches Zentrum de la Universidad de Göttingen, Alemania (Cuadro 4).

CUADRO 4: Edades de enfriamiento K-Ar sobre biotita para la Granodiorita Prieto y Granito Donosa.

Las isocronas Rb-Sr en roca total para la Granodiorita Prieto, Granito Donosa y Granito Calvo de Pankhurst et al. (1992) fueron reproducidas utilizando el programa ISOPLOT/Ex 3 (Ludwig, 2000).

Los resultados obtenidos proponen edades de enfriamiento K-Ar para biotita de la Granodiorita Prieto (localidad Z20) de 248,5 ± 3,7 Ma (Pérmico superior) y de 237,5 ± 2,5 Ma (Triásico medio) para la localidad Z12 que correspondería al Granito Donosa.

INTEGRACIÓN DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las características texturales mesoscópicas descriptas en parte del Complejo Plutónico La Esperanza permiten distinguir y caracterizar la mineralogía de dos de las tres variedades de granitoides de la Granodiorita Prieto: equigranular, inequigranular y porfiroide. Por otro lado se aportan nuevos datos para la caracterización del Granito Donosa, identificado como el último pulso de este complejo intrusivo.

Las composiciones químicas de las biotitas del Complejo Plutónico La Esperanza han mostrado diferencias en los valores de Fe/(Fe+Mg) y Al, parámetros que han sido considerados indicadores de las características geoquímicas predominantes en los magmas que les dieron origen. Los resultados obtenidos para la Granodiorita Prieto y el Granito Donosa proponen magmas de naturaleza calcoalcalina con incremento de Fe/(Fe+Mg) y Al y, por ende del grado de peraluminosidad para el Granito Donosa. La aplicación de los diagramas de Abdel- Raman (1994) indica que las biotitas presentan composiciones asociables con las que tendría un magma calcoalcalino. Por otro lado, la evolución en la composición de estas biotitas es comparable con la observada en las suites de arcos continentales y/o con granitos derivados de mezcla de fuentes supracorticales y componentes de fuentes mantélicas con influencia de material cortical por asimilación o anatexis de acuerdo a Shabani et al. (2003) que utiliza las composiciones de biotitas de suites graníticas bien documentadas como representativas de ambientes tectónicos.

El estudio mineralógico sobre los inosilicatos de la Granodiorita Prieto indica que, en todos los casos, se trata de un anfíbol cálcico rico en Mg, con composiciones de ferrimagnesiohornblenda/ magnesiohornblenda. Los datos extraídos del perfil composicional de anfíbol sobre la variedad equigranular indican que de núcleo a borde hay un empobrecimiento en cantidad (c.p.f.u.) de Ti y Al y un incremento en la cantidad de Si atribuible a la diferenciación magmática o a la presión durante el emplazamiento. Los resultados termobarométricos proponen un emplazamiento somero para la Granodiorita Prieto con presiones promedio de 1,6 kbar y temperaturas elevadas de 750°C.

Por otro lado, la fO₂ calculada para la Granodiorita Prieto revela que los magmas cristalizaron en condiciones de alta fugacidad compatibles con la presencia de magnetita y con la composición rica en magnesio de los clinoanfíboles. La presencia de magnetita había sido determinada a partir de los estudios de variación de susceptibilidad magnética a bajas y altas temperaturas para estas unidades (Martínez Dopico et al. 2010) que señalaron magnetita con bajos porcentajes molares de Fe₂TiO₄. Si bien la fO₂ es también elevada para el Granito Donosa, es algo menor respecto de los valores detectados en Granodiorita Prieto, hecho que podría ser consistente con el mayor contenido de Fe de las micas en los términos más evolucionados.

La edad de enfriamiento en biotita sobre estos granitos indica la edad a la cual la temperatura de bloqueo del mineral (300- 350ºC) se alcanzó por última vez, de este modo estas edades de enfriamiento pueden ser primarias, reflejando verdaderamente el enfriamiento del plutón, o pueden remitir a un calentamiento posterior que reabra el sistema isotópico, atribuible a la recurrencia de eventos plutono-volcánicos vecinos. Para corroborar estas hipótesis se contrastan los resultados con los controles geocronológicos previos. En el caso de la Granodiorita Prieto, se cuenta con la edad de cristalización en 273 ± 2 Ma (Pankhurst et al. 2006) y una edad de enfriamiento recalculada con datos de Pankhurst et al. (1992) en 261 ± 19 Ma obtenida mediante el sistema Rb-Sr en roca total (MSWD 8,2, #9, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0,70691 ± 0,00042) y correspondiente a una temperatura intermedia (~500ºC). Una estimación cualitativa lineal sobre la trayectoria de enfriamiento de la Granodiorita Prieto encuadra a la edad K-Ar de 248,5 ± 3,7 Ma en biotita como representativa del enfriamiento primario. No se disponen datos sobre la edad de cristalización del Granito Donosa, sin embargo relaciones de intrusividad acotarían esta edad entre 273 y 246 Ma (Dacita Collinao). Pankhurst et al. (1992) provee una edad de enfriamiento Rb-Sr en roca total (~500ºC) para este granito de 259 ± 16 Ma (MSWD 0,3, #3, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0,70757 ± 0,00026), valor distante más de 20 Ma de la edad de enfriamiento K-Ar en biotita de 237,5 ± 2,5 Ma obtenida en este trabajo y estimada como marcador del cruce de la isoterma de 350ºC. Esta edad, 237,5 ± 2,5 Ma, resulta llamativamente similar a la edad de enfriamiento Rb-Sr en roca total del plutón Calvo de 239,3 ± 4,5 Ma, aflorante como una corona en torno al Complejo Plutónico La Esperanza. Estas evidencias nos llevan a concluir que la edad K-Ar en biotita obtenida en una muestra asignada al plutón Donosa podría reflejar una edad secundaria producto de un recalentamiento del sistema asociado a la actividad magmática triásica inferior a media representada por el plutón Calvo, o bien corresponder a una verdadera edad de enfriamiento, de modo que el Granito Donosa podría representar un nivel de emplazamiento más profundo del mismo evento magmático que el Granito Calvo.

CONCLUSIONES

Los granitos y granodioritas biotíticoanfibólicos de la Granodiorita Prieto y los granitos con biotita del Granito Donosa son parte de Complejo Plutónico La Esperanza, correlacionable con otros complejos plutónicos de edad permo-triásica aflorantes en el ámbito del Macizo Norpatagónico. Los resultados obtenidos a partir de edades de enfriamiento confirman que el evento térmico vinculado a este magmatismo fue de larga duración, y a priori pulsatorio, comenzando en el Pérmico temprano y extendiéndose hasta el Triásico medio. Las composiciones químicas de las biotitas de la Granodiorita Prieto caracterizan la naturaleza del magma como calcoalcalino, mientras que en el caso de las micas del Granito Donosa caracterizan una situación transicional con magmas de naturaleza calcoalcalina con mayor grado de peraluminosidad. Este rasgo es compatible con los valores εNd obtenidos para ambas por Pankhurst et al. (2006) que indican una evolución temporal con mayor grado de participación de corteza continental en la fuente que le da origen al magma. Las derivaciones obtenidas a partir del cálculo de temperatura y presión de emplazamiento de la Granodiorita Prieto revelan que la evolución magmática espacio temporal se habría iniciado con términos más primitivos e hipabisales (Granodiorita Prieto) y habría evolucionado a términos mucho más diferenciados y subvolcánicos (Granito Donosa). Esta evolución geoquímica es consistente con la que fue descripta para los términos iniciales del evento magmático Choiyoi (Llambías et al. 2003). Este evento ha sido interpretado como producto de un régimen extensional que se iniciaría a los 265 Ma y que posdata un evento de engrosamiento cortical (Kleiman y Japas 2009). Si esto fuera así, en el área de La Esperanza, donde hasta el momento no se han producido edades para rocas magmáticas afectadas por deformación tectónica, el comienzo de este ciclo magmático predataría la edad propuesta para el inicio del ciclo Choiyoi.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue financiado por la Universidad de Buenos Aires UBACyT X 183 y por la Agencia Nacional de Promoción científica y Tecnológica PICT 1074 y es parte de la tesis de doctorado en desarrollo de C.M.D. Los autores desean agradecer a la Dra. Tibaldi y a la Dra. Remesal, a J. Sinton por la preparación de los cortes pulidos y al Dr. Xiaogang Xie por sus cuidadosas observaciones durante el uso de la microsonda de Lousiana State University. Al personal de INGEIS E. Llambías, N. Piperissa y G. Giordanengo por su colaboración en las tareas de campo y laboratorio.

TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO

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Recibido: 20 de septiembre, 2012
Aceptado: 27 de diciembre, 2012