ARTÍCULOS

Isótopos de estroncio en calcáreos del noreste Patagónico: resultados preliminares

 

Ricardo Varela^1*, Pablo D. González², Ruy Philipp³, Ana María Sato¹, Santiago González², Gerson Greco² y Maximiliano Naipauer⁴

¹ Centro de Investigaciones Geológicas, Universidad Nacional de La Plata - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, La Plata. E-mail: ricardovarela47@yahoo.com.ar, sato@cig.museo.unlp.edu.ar
² Instituto de Investigación en Paleobiología y Geología, Universidad Nacional de Río Negro, General Roca. E-mail: pdgonzalez@unrn.edu.ar, sgonzalez@unrn.edu.ar, gersongreco@gmail.com
³ Instituto de Geociências, Universidade Federal de Rio Grande do Sul, Canoas. E-mail: ruy.philipp@ufrgs.br
⁴ Instituto de Estudios Andinos, Universidad de Buenos Aires - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Ciudad Autónoma de Buenos Aires. E-mail: maxinaipauer@gl.fcen.uba.ar

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RESUMEN

Se estudió la composición isotópica de estroncio de rocas calcáreas de unidades del noreste patagónico. Incluye: a) Mármoles de Pailemán (de dudosa pertenencia a la Formación El Jagüelito), valor medio de 87Sr/86Sr 0,707354 ± 0,000113; b) mármoles de estancia La Auriciana (Complejo Mina Gonzalito), valor medio de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0,708730 ± 0,000285; c) clastos de calizas con arqueociátidos de un metaconglomerado de la Formación El Jagüelito en las proximidades de Sierra Grande, valor medio de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0,710605 ± 0,000118. El cotejo con la curva estándar de variación de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en los mares en función del tiempo, ubica con mayor antigüedad a los mármoles de Pailemán (ca. 625 Ma), con una edad de ca. 550-510 Ma a los mármoles de estancia La Auriciana y en el Cámbrico a las calizas de los clastos del metaconglomerado de Sierra Grande.

Palabras clave: Formación El Jagüelito; Complejo Mina Gonzalito; Quimioestratigrafía; ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr.

ABSTRACT

Strontium isotopic composition from Northeast Patagonia: Preliminary results
We have carried out measurements of strontium isotopic compositions of carbonate units from northeastern Patagonia. The rock units included in the study are: a) Pailemán marble, with questionable belonging to El Jagüelito Formation, and mean ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr value of 0.707354 ± 0.000113; b) marbles from estancia La Auriciana, Mina Gonzalito Complex, with mean 87Sr/86Sr value of 0.708730 ± 0.000285; c) archaeocyathan limestone clasts from a metaconglomerate layer of El Jagüelito Formation in the Sierra Grande area, with mean ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr value of 0.710605 ± 0.000118. Comparison of these data with the global ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr evolution curve suggests that the Pailemán marble is the oldest (ca. 625 Ma), followed by the estancia La Auriciana marbles (ca. 550-510 Ma), while the archeocyathan limestone clasts from Sierra Grande area are Cambrian.

Keywords: El Jagüelito Formation; Mina Gonzalito Formation; Chemostratigraphy; ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr.

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INTRODUCCIÓN

El estudio del basamento cristalino del norte patagónico tuvo numerosas e importantes contribuciones durante el siglo XX, inherentes a su distribución regional, composición, deformación y metamorfismo, distinción de unidades estratigráficas y relaciones entre ellas y la cobertura volcano-sedimentaria suprayacente (Caminos y Llambías 1984 y referencias allí citadas). La cronología relativa permitió asegurar una edad pre-silúrica para algunas unidades del basamento de la región oriental, criterio que no pudo ser aplicado en las regiones centro-occidental extra-andina y cordillerana, donde la cobertura volcano-sedimentaria más antigua por su contenido fosilífero es del Triásico Medio- Superior (Formación Los Menucos y equivalentes).
En el último cuarto de siglo pasado, la obtención de numerosas edades isotópicas por los métodos expeditivos K-Ar y Rb- Sr fue aclarando en general la ubicación cronoestratigráfica de las unidades de basamento, aunque hubo dificultades con aquellas afectadas por mayor grado de deformación y metamorfismo. Recién a fines de siglo XX y entrada del siglo XXI, el uso de la metodología U-Pb, especialmente en circones, permitió conocer y/o corregir la edad geológica de unidades de basamento de las regiones centro-occidental y cordillerana. Paralelamente, los datos obtenidos por los métodos Sm-Nd y Lu-Hf, aportaron información sobre los tiempos de extracción mantélica, procedencia de magmas y lapsos de residencia cortical. En rocas metamórficas de protolitos sedimentarios clásticos de la comarca considerada, hay una incipiente utilización del estudio y datación U-Pb de circones detríticos, que ha permitido en algunas unidades fijar límites de mayor antigüedad posible, hacer alguna interpretación de las áreas de proveniencia de sedimentos y determinar patrones de las modas de edad de circones. La participación de protolitos sedimentarios calcáreos en el basamento de la comarca es modesta, y puede ser el motivo de que todavía no se haya aplicado la quimioestratigrafía, incluyendo esencialmente isótopos de estroncio y de carbono. Para el presente estudio se determinaron relaciones isotópicas 87Sr/86Sr en rocas calcáreas del Macizo Norpatagónico oriental. Se trata de los mármoles de Pailemán y Mina Gonzalito, y de calizas pertenecientes a clastos de un metaconglomerado cercano a Sierra Grande. En cada caso se comunica el valor medio determinado para la composición isotópica de estroncio, se compara con la curva global de evolución de dichos isótopos en el agua de mar y se obtiene una probable edad de sedimentación.
El carácter preliminar de esta comunicación deriva de la existencia de algunos afloramientos conocidos, no estudiados todavía, que pueden agregarse en futuros estudios y a la posibilidad de mejorar la interpretación de los datos aquí ofrecidos mediante la obtención de composiciones isotópicas de carbono y oxígeno.

MARCO GEOLÓGICO

De acuerdo con el conocimiento actual, se considera que las unidades de basamento cristalino del norte patagónico son aquellas formadas por rocas ígneo-metamórficas de mayor antigüedad que Triásico Medio (Varela et al. 2005). Los afloramientos, comprobados entre las latitudes aproximadas de 39º y 43º S, son discontinuos y se extienden en las provincias geológicas de la Cordillera Norpatagónica y el Macizo Norpatagónico. Según las edades obtenidas por Basei et al. (2002), Varela et al. (2005, 2008, 2011) y Pankhurst et al. (2006) y la división propuesta por Basei et al. (2005) se distinguen tres regiones: i) Cordillera Norpatagónica: Al norte del río Limay que incluye relictos de una secuencia metasedimentaria, entre rocas plutónicas foliadas. Estas últimas tienen edades U-Pb en circón variables entre 420 y 380 Ma. El ambiente tectónico fue relacionado a la evolución de un arco magmático asociado a la fase Chánica del ciclo Famatiniano. ii) Macizo Norpatagónico centro-oeste: Los componentes de mayor antigüedad comprobada incluyen rocas ígneas deformadas con edades U-Pb en circón de 300-280 Ma y escasas meta-sedimentitas. Constituyen el encajonante de granitoides no deformados, de edades UPb en circón de 270-250 Ma. El ambiente tectónico se relaciona a la evolución de un arco magmático desarrollado durante el ciclo Gondwánico. iii) Macizo Norpatagónico Atlántico: al este de 66°30' O, contiene a las rocas más antiguas de la comarca, de alto grado metamórfico con granitos de anatexis del Complejo Mina Gonzalito y los granitos Tapera y María Teresa (Ramos 1975, Giacosa 1987), el granito Valcheta (Gozalvez 2009) y un ortogneis intercalado en el Complejo Mina Gonzalito (Varela et al. 2011). También incluye las rocas metamórficas de bajo grado de las formaciones Nahuel Niyeu (Caminos y Llambías 1984) y El Jagüelito (Ramos 1975), que están intruidas por los plutones postectónicos del Complejo Plutónico Punta Sierra (Busteros et al. 1998). En la Formación El Jagüelito se conocen icnofósiles que acotan la máxima antigüedad a la era Paleozoica (González et al. 2001) y los clastos calcáreos de un metaconglomerado conteniendo arqueociátidos hacen lo propio al Cámbrico temprano medio (González et al. 2011a). La edad máxima de las meta-sedimentitas de la región queda limitada por la edad UPb de las modas de menor edad de circones detríticos, que resultan de ~535-540 Ma en el Complejo Mina Gonzalito, ~535 Ma y ~523 Ma en la Formación El Jagüelito y ~515 Ma en la Formación Nahuel Niyeu (Pankhurst et al. 2006, Naipauer et al. 2010). La mayor edad U-Pb en circón obtenida de un ortogneis pre-orogénico intrusivo en el Complejo Mina Gonzalito es de 492 ± 6 Ma (Varela et al. 2011).
El pico metamórfico en facies anfibolita del Complejo Mina Gonzalito se ubica a 472 ± 5 Ma, de acuerdo con la edad U-Pb de anillos de crecimiento metamórfico en circones de un paragneis cuarzofeldespático (Pankhurst et al. 2006, Greco et al. 2014). Precisas edades U-Pb de los plutones intruidos en la Formación El Jagüelito están en el entorno 462-476 Ma (Pankhurst et al. 2006, Varela et al. 2008, González et al. 2008a). De acuerdo con lo anterior, la sedimentación es de probable edad neoproterozoica (Ediacárico) a Cámbrico temprano y el magmatismo y tectonismo quedan acotados entre 490 y 470 Ma (Cámbrico Tardío- Ordovícico Temprano). Las rocas estudiadas para la presente contribución pertenecen a unidades del Macizo Norpatagónico oriental o Atlántico. En el mapa geológico 1:250.000 del Servicio Geológico Minero Argentino (Busteros et al. 1998), han sido asignadas al Complejo Mina Gonzalito y a la Formación El Jagüelito. La ubicación de las localidades estudiadas se aprecia en el mapa de la figura 1. Se conocen otros afloramientos con rocas calcáreas, no estudiados en ésta contribución, como los del paraje El Tembrao (Sesana 1974, en Dalla Salda et al. 2003), puesto El Durazno de arroyo Los Berros (Rosenman 1972) y rincón de Yaminué (Chernicoff y Caminos 1996).

Figura 1: Bosquejo geológico del sector centro-oriental del Macizo Norpatagónico (modificado de González 1994)

Es conocido que no puede establecerse la relación estratigráfica original del Complejo Mina Gonzalito con otras unidades de basamento, ya que el contacto con la Formación El Jagüelito es tectónico, a través de la zona de cizalla El Jagüelito (Ramos 1975, Giacosa 2001). Los afloramientos calcáreos del Complejo Mina Gonzalito aquí estudiados se sitúan a unos 3 km al este de la estancia La Auriciana, próximos al curso del arroyo Salado (41°27'04,3"S-65°38'44,2"O). Fueron caracterizados química y estructuralmente por Dalla Salda et al. (2003). El banco calcáreo tiene un espesor de aproximadamente 30 m y es concordante con esquistos, paragneises y anfibolitas. Hacia el norte, desaparecen los calcáreos y el complejo se integra con esquistos, gneises, anfibolitas y varias generaciones de diques y vetas mineralizadas. El banco calcáreo es mayormente calco-silicático, con dos niveles dolomíticos de alta pureza y un decrecimiento de componentes terrígenos hacia la parte superior. El metamorfismo alcanzó la facies anfibolita granatífera y de acuerdo con los datos químicos se considera que no fue modificada mayormente la composición del protolito. La caliza o mármol Pailemán (41°10' 19,8"S-65°56'50,8"O; Busteros et al. 1998, p.59-60) es incluida dentro de la Formación El Jagüelito. Sin embargo, tiene notables diferencias de composición y grado metamórfico respecto de las rocas de esta formación en su sección tipo del puesto El Jagüelito (Ramos 1975) o en aquellas del arroyo Salado (Giacosa y Paredes 2001). En efecto, en estas dos localidades aún no se han hallado mármoles -con excepción de los clastos calcáreos en un meta- conglomerado (González et al. 2011a)- y son meta-grauvacas y meta-pelitas, con algunos niveles de meta-areniscas cuarzosas, afectados por metamorfismo en facies esquisto verde grado clorita y biotita. Subsisten claramente estructuras primarias, entre ellas estratificación, laminación de variados tipos y calcos en la base de estratos, apenas oscurecidos por los planos de clivaje de plano axial relacionados con el apretado plegamiento de la sucesión. Por la otra parte, en Pailemán, es conspicua la presencia de mármoles alternando con esquistos y paragneises de mayor grado metamórfico respecto de las rocas antes descriptas. Dadas la litología que intercala mármoles y el grado metamórfico en facies anfibolita, la caliza o mármol Pailemán podría constituir una nueva sección estratigráfica del Complejo Mina Gonzalito, o en forma alternativa también podría tratarse de una nueva unidad litoestratigráfica separada del complejo.
De los afloramientos de la Formación El Jagüelito próximos a Sierra Grande, la roca que contiene a los calcáreos estudiados es un meta-conglomerado (41°39'00"S- 65°25'14,6"O) que está intercalado entre filitas y meta-grauvacas con metamorfismo regional en facies esquisto verde grado clorita (González et al. 2011a). El material analizado proviene de clastos de caliza contenidos en el meta-conglomerado, que se destaca por ser portadores de arqueociátidos de edad Cámbrico temprano medio (González et al. 2011a, 2013).

METODOLOGÍA

Muestreo
En la cantera Santa Adela de la estancia La Auriciana se practicó un muestreo transversal al rumbo (N310º/46°E) del bandeamiento composicional de los mármoles. Se tomaron muestras cada 1-2 m, en total 15 (SAD-1 a SAD-15), en orden ascendente teniendo en cuenta la inclinación del bandeamiento, desde el sudoeste hacia el noreste a lo largo del frente de cantera. Por otro lado, en los afloramientos de Pailemán el muestreo también fue transversal al rumbo del bandeamiento (N330º/40°E), en un recorrido de dirección OSO-ENE de aproximadamente 200 m donde alternan mármoles y esquistos, pudiendo extraerse siete muestras (PL-1 a PL-7). Finalmente, en cuanto a los clastos de caliza del meta-conglomerado, solamente se dispuso de cuatro muestras, provenientes de tres clastos.

Preparación de muestras
Todas las muestras fueron trituradas (fragmentos de 1-2 cm) y depuradas ("hand-picking") para eliminar bordes meteorizados y láminas tectonizadas de espesor aproximado de 1 mm. El material seleccionado fue reducido en recipiente de widia y pasado por tamiz malla 60 (250 μm).

Difracción de rayos X (DRX)
La composición mineralógica de los mármoles fue determinada por difracción de rayos X, en el laboratorio de rayos X del Centro de Investigaciones Geológicas (CIG), y también por microscopía óptica. En especial, los análisis de DRX resultaron de utilidad para identificar las distintas especies de carbonatos y algunos argilominerales, que resultaron difíciles de reconocer bajo el microscopio petrográfico. En todos los casos, es dominante la presencia de carbonatos con pequeñas cantidades de cuarzo. Las muestras de la cantera Santa Adela (SAD-1 a SAD- 15) son de composición dolomítica y solo tres tienen calcita en cantidad próxima a 3 % del total (SAD-6, SAD-11 y SAD-15). Las muestras de Pailemán son dominantemente calcíticas. También son calcíticos los clastos de calizas del meta-conglomerado de la Formación El Jagüelito.

Láminas delgadas
Se confeccionaron 26 láminas delgadas, una por cada muestra analizada por DRX, isotopía o geoquímica, en el Taller de Cortes Delgados del Centro de Investigaciones Geológicas (CIG). Se efectuó el análisis mineralógico-textural y composicional de las láminas y se tomaron fotomicrografías bajo un microscopio petrográfico NIKON Eclipse E 200 binocular, de luz polarizada y transmitida, con nicoles paralelos y cruzados, dos oculares CF/ 10x/20 y objetivos de 4x/0.10, 10x/0.25, 40x/0.65 y 60x/0.80 perteneciente al Instituto de Investigación en Paleobiología y Geología (IIPG), Universidad Nacional de Río Negro (UNRN). Las fotomicrografías fueron adquiridas con un equipo de cámara y video digital 319 CU (3.2M) CMOS Microscopy Camera, adosado al tubo central del microscopio y conectado on-line a un sistema de hardware y software. El proceso de digitalización de las fotomicrografías se llevó a cabo con el software Micrometrics® SE Premium 4 asociado al equipo, y también del IIPG-UNRN.

Análisis químicos
Los análisis fueron efectuados por Acme Laboratories Ltd., según el paquete 4A-4B. Incluye la determinación, sobre roca total, de 11 óxidos de elementos mayoritarios (%) y elementos minoritarios y trazas (ppm) por espectrometría de masa con fuente de acoplamiento inductivo tradicional y multiespectral (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP e ICP-MS). Los resultados obtenidos constan en el cuadro 1.

Cuadro 1. Análisis químicos de elementos mayoritarios, Rb, Sr y Ba.

Extracción de estroncio
En el laboratorio intermediario Rb-Sr del CIG se procedió a la disolución de las muestras y a la concentración de Sr en columnas cromatográficas. El gabinete de trabajo es presurizado por equipo de Flujo Laminar CASIBA con filtro absoluto EU-13 de 99,99 % de eficiencia. La resina utilizada es Dowex 50W-X8 200- 400. Los reactivos incluyeron agua desmineralizada por ósmosis inversa (Silicon 5/240BTD), luego bi-destilada sobre cuarzo (Heraeus Destamat) y ácidos clorhídrico y nítrico grado analítico destilados "sub-boiling" sobre cuarzo (Heraeus Herastat). Las muestras dominantemente dolomíticas (SAD-1 a SAD-15, ver petrografía abajo), aproximadamente 100 mg, fueron disueltas en recipientes de teflón (Savillex), con aproximadamente 5 ml de HCl 2,5 N, en caliente por 24 horas. Las muestras calcíticas (PL-1 a PL-7, SG- 2009-1A, 1B, 2 y 3) y dolomítico-calcíticas (SAD-6, SAD-11 y SAD-15), aproximadamente 100 mg, fueron disueltas en recipientes de teflón (Savillex), con aproximadamente 5 ml de HCl 0,5 N, en frío por 5 minutos y de inmediato centrifugadas e introducidas a las columnas de intercambio catiónico. De lo anterior se desprende que en todas las muestras dominantemente dolomíticas se ha efectuado análisis de isótopos de estroncio en dolomita y en tres de ellas análisis de isótopos de estroncio en calcita. Las condiciones operativas del laboratorio intermediario del CIG, incluyendo reactivos y medio ambiente, se monitorean rutinariamente con una muestra intra-laboratorio (S-10) del Centro de Pesquisas Geocronológicas (CPGeo), Universidad de San Pablo, Brasil. S-10 es un granito que contiene 320 ppm de rubidio y 13,5 ppm de estroncio, en el que el alto valor de la relación isotópica 87Sr/86Sr por aporte de estroncio radiogénico, es muy sensible a la contaminación por estroncio proveniente de los reactivos y medio ambiente. Valores de la relación 87Sr/86Sr superiores a 1,2800 son satisfactorios. Durante los ensayos realizados el valor obtenido para S-10 fue de 1,290770 ± 0,000047 y asegura la calidad en la preparación de las muestras.

Espectrometría de masas
Las relaciones isotópicas 87Sr/86Sr provienen de un espectrómetro de ionización termal (TIMS, multicolector) Finnigan Mat 262, del Centro de Pesquisas Geocronológicas, Instituto de Geociências, Universidade de Sao Paulo, Brasil. Las relaciones 87Sr/86Sr fueron normalizadas para un valor 86Sr/88Sr = 0,1194 y el valor medio obtenido para la relación 87Sr/86Sr del patrón NBS-987 durante el análisis isotópico de estas muestras fue de 0,710256 ± 0,000063.

RESULTADOS

Petrografía y difracción de rayos X
Complejo Mina Gonzalito de la cantera Santa Adela: Aquí la sucesión calcárea del Complejo Mina Gonzalito tiene un espesor considerable, de aproximadamente 30 m. Se compone de una alternancia de bancos de mármoles y una sola intercalación de esquisto de 35 cm de espesor. Los mármoles son blancos a blanco-grisáceos, de grano fino a medio variable entre 1 y 2 mm y están finamente bandeados o laminados. Las bandas tienen 1 a 3 mm de ancho e internamente exhiben textura granoblástica irregular a poligonal. La actitud del bandeado composicional S0 entre el esquisto y el mármol es de rumbo N 310º e inclinación de 46° al este y tiene pequeño ángulo respecto a los planos de esquistosidad S1, con rumbo N 290º e inclinación de 57° al este. Las determinaciones por DRX indican que los mármoles son esencialmente dolomíticos, con muy poca participación de calcita (SAD-6, 11 y 15), y en ocasiones trazas de siderita (SAD-7 y 8). Al microscopio, la dolomita es castaño amarillenta, de alto relieve, acentuado por una oxidación castaño oscura a rojiza. La asociación mineral de los mármoles se completa con talco + tremolita-actinolita ± flogopita. Como minerales accesorios aparecen magnetita (SAD-1) o pirita (SAD-5), además de materia orgánica en casi todas las muestras. El talco se exhibe con varios hábitos, ya sea escamoso y fibroso, así como también pulverulento. Está reemplazado por tremolita-actinolita, que es de hábito prismático largo a fibroso y grano grueso, tanto a partir de los bordes como en forma pseudomórfica. Sólo el mármol SAD-12 exhibe brucita de hábito fibroso, que es pseudomórfica de un mineral equidimensional, de sección cuadrada a rectangular de aristas romas y que posiblemente fuera diópsido. Las variedades bandeadas de mármoles, intercalan bandas de dolomita y de talco + tremolita-actinolita + materia orgánica + argilominerales secundarios (principalmente illita según DRX). La materia orgánica exhibe un hábito granular de individuos redondeados, agrupados formando racimos o con forma arborescente y aun no se ha transformado en grafito. En síntesis, la asociación mineral metamórfica de los mármoles de Santa Adela es dolomita + talco + tremolita-actinolita ± calcita ± flogopita. Posiblemente también el diópsido participa de la asociación pero está retrogradado a brucita.
Caliza o mármol Pailemán: El cuerpo calcáreo de esta localidad es esencialmente calcítico (sólo con escasa participación de dolomita en PL-5) y está intercalado entre esquistos y paragneises cuarzo-biotíticos, esquistos biotítico-granatíferos y esquistos calcosilicáticos. Los bancos de mármoles exhiben hasta 10 metros de espesor y el rumbo e inclinación de las capas es N 330º/40ºE. Los mármoles son blancos, blanco-grisáceos y grises, con grano medio de ~1,5 mm y están finamente bandeados o laminados. El bandeamiento está definido por la alternancia de bandas calcíticas y de bandas de este mismo carbonato + materia orgánica. Internamente las bandas/ láminas exhiben textura granoblástica irregular a poligonal. Bajo el microscopio la calcita granoblástica exhibe recristalización de borde de grano y maclas tipo I a III (según la clasificación de Paschier y Trouw 2005) que indican blastesis por encima de los 300° C. Acompañan escaso talco escamoso o en abanicos de fibras y abundante materia orgánica, tanto de hábito pulverulento y alineada marcando la laminación primaria relíctica, como granular y agrupada en racimos de varios individuos. La brucita está presente en todas las muestras con color gris y hábito fibroso radial, que reemplaza en forma pseudomórfica a un mineral ecuante, cúbico a tabular corto de aristas romas, que recuerda la forma de la periclasa o el diópsido. Dado el citado reemplazo, no es posible determinar bajo el microscopio petrográfico si se trata de alguna de estas dos especies minerales. Finalmente, los carbonatos exhiben estilolitas de disolución por presión de tipo "diente de perro", en cuyos planos han quedado en forma relíctica algunos argilominerales insolubles (escasa illita y caolinita según DRX) y la materia orgánica. Acompañan vetillas de calcita con textura tipo blocosa.
Clastos de caliza en la Formación El Jagüelito: Los clastos calcáreos son bloques sub-redondeados, castaño claro a castaño grisáceos, de forma ovoidal con 35-40 cm de largo por 20-25 cm de ancho y que están dispersos entre los clastos mayormente ígneos, tanto volcánicos como plutónicos, de un meta-conglomerado. Los clastos calcáreos son de grano muy fino a micríticos, están finamente laminados y exhiben restos de arqueociátidos descriptos por González et al. (2011a, 2013). El carbonato exclusivo de los clastos es la calcita. En aquellos menos afectados por el metamorfismo y la deformación, la caliza aún exhibe su textura bioclástica de restos de arqueociátidos rodeados de una matriz esparítica y abundante materia orgánica no transformada en grafito. La matriz está parcialmente recristalizada a un agregado calcítico granoblástico irregular a poligonal y de grano muy fino. En las muestras SG-2009-1 A y SG- 2009-2 los carbonatos están recristalizados a un agregado granoblástico irregular a poligonal, con granos inequigranulares. Además como efecto de la carga litostática, exhiben estilolitas de disolución por presión. La matriz de todas las muestras exhibe algunos clastos silicoclásticos de cuarzo y plagioclasa, que en el caso de SG- 2009-3 forman una lámina de 1 mm de ancho, donde también aparece escasa albita. Otros detalles petrográficos sobre el metamorfismo y deformación del metaconglomerado se exhiben en González et al. (2011a).
Comparación del metamorfismo: Las asociaciones minerales de los mármoles en las tres localidades analizadas son las siguientes: dolomita + talco + tremolita-actinolita ± calcita ± flogopita (± diópsido?) en el Complejo Mina Gonzalito; calcita + talco ± dolomita (± periclasa? o ± diópsido?) en el mármol Pailemán y finalmente sólo calcita en los clastos del meta-conglomerado de la Formación El Jagüelito. De las tres asociaciones, sólo aquella del Complejo Mina Gonzalito es útil para indicar por sí misma el grado metamórfico alcanzado por los mármoles, mientras que las otras dos no son suficientemente robustas para ello. La combinación de estas asociaciones minerales con aquellas de las meta-pelitas de los respectivos encajonantes indican que los mármoles del Complejo Mina Gonzalito alcanzaron un grado metamórfico en facies anfibolita alta (zona de tremolita-actinolita alta y posiblemente la zona de diópsido, según la zonación de Bucher y Grapes (2011), consistente con la aparición de granate, sillimanita y feldespato potásico en las metapelitas (Dalla Salda et al. 2003, González et al. 2008b). El grado metamórfico del mármol Pailemán es de facies anfibolita epidótica (zona de talco-flogopita), algo más bajo respecto de aquel del Complejo Mina Gonzalito. Las metapelitas de la caja de estos mármoles tienen la asociación biotita- granate, que es consistente con dicha facies. La brucita que es pseudomórfica según periclasa o diópsido indica un estadio de metamorfismo retrógrado con infiltración de fluidos. Sin embargo, la blastesis de periclasa o diópsido previo a este estadio sugiere que se habría alcanzado un clímax metamórfico que quizá fue equivalente a aquel del Complejo Mina Gonzalito. Finalmente, las calizas de la Formación El Jagüelito son las de menor grado metamórfico en facies esquistos verdes grado clorita, tal como registran las filitas y la matriz del meta-conglomerado que exhiben clorita + sericita + cuarzo (González et al. 2011a).

Geoquímica de roca total
Para la caracterización de los calcáreos estudiados se confeccionaron varios diagramas de dispersión (Fig. 2). El diagrama CaO vs MgO (Fig. 2a) muestra la disposición separada de los calcáreos calcíticos de Pailemán (PL) y los clastos del metaconglomerado de la Formación El Jagüelito (SG2009), respecto de los calcáreos dolomíticos de la cantera Santa Adela (estancia La Auriciana, SAD). En el diagrama Sr vs. Ba (Fig. 2b) se aprecia claramente que los mármoles de Pailemán (PL) tienen alto contenido de Sr y Ba y grafican por separado de los mármoles dolomíticos de estancia La Auriciana (SAD) y de los calcáreos del meta-conglomerado (SG), que tienen contenidos menores de ambos elementos. En el diagrama Fe2O3 vs. Al2O3 (Fig. 2c) se destaca para los calcáreos de Pailemán (PL) el bajo contenido de Fe y Al, que los caracteriza como los de mayor pureza, al tiempo que los mármoles de la cantera Santa Adela muestran un progresivo incremento de ambos elementos, solo superado por los clastos de caliza (SG). De la representación en el diagrama Rb vs Sr (Fig. 2d), interesa destacar la favorable composición de los calcáreos Pailemán (PL) por los altos contenidos de Sr y bajos de Rb, y el bajo contenido de Sr en los mármoles dolomíticos de la estancia La Auriciana (SAD).

Figura 2: Diagramas geoquímicos que caracterizan los calcáreos estudiados. Véase detalles en el texto.

Los análisis químicos de roca total de los calcáreos también constituyen una herramienta adecuada para seleccionar y/o evaluar los resultados de la composición isotópica 87Sr/86Sr. Los parámetros de selección establecidos por Jacobsen y Kaufman (1999) en la elaboración de la curva estándar de evolución de la relación 87Sr/86Sr durante el Neoproterozoico, consisten en Mn/Sr < 2, Rb/Sr < 0,005 y concentración de Sr entre 150 y 2500 ppm. Por otra parte, los trabajos de Melezhik et al. (2001, 2008) indican esencialmente que en mármoles pueden obtenerse relaciones isotópicas primarias de estroncio cuando la relación Mn/Sr es menor de 0,2. Los calcáreos de Pailemán (PL) satisfacen ampliamente los requisitos, con Mn/Sr entre 0,03 y 0,17, Rb/ Sr entre 0,005 y 0,0005 y Sr entre 2245 y 3102 ppm. Las muestras de cantera Santa Adela (SAD) se ajustan menos a esos requerimientos, con Mn/Sr entre 0,66 y 0,93, Rb/Sr que es cumplido por SAD- 3, 8, 11, 12, 13 y 14, mientras las restantes muestras tienen valores algo más elevados, entre 0,009 y 0,032 y concentración de Sr relativamente baja, entre 84 y 119 ppm. Finalmente, los clastos de caliza (SG2009) tienen relación Mn/Sr relativamente elevada (1,8 a 5,3), Rb/Sr satisfactoria (0,001 a 0,003) excepto para la muestra SG2009-1A que acusa un valor de 0,01 y contenidos de Sr aceptables, entre 551 y 829 ppm. Los diagramas bivariantes utilizados permiten eventualmente evaluar si las relaciones isotópicas medidas son primarias o resultaron afectadas por procesos postdepositacionales diagenéticos o metamórficos. Se ha graficado solamente las muestras de Pailemán (PL) y cantera Santa Adela (SAD), por ser las de mayor interés para el presente estudio (Fig. 3).

Figura 3: Diagramas evaluatorios de los análisis isotópicos de estroncio. Véase detalles en el texto.

Se incluye el cotejo de la relación 87Sr/86Sr vs. Rb/Sr (Fig. 3a), 87Sr/86Sr vs. Mn/Sr (Fig. 3b), 87Sr/86Sr vs. K2O (Fig. 3c) y 87Sr/86Sr vs. Fe2O3 (Fig. 3d). En los cálculos para obtener los valores medios de la relación 87Sr/86Sr no se excluye ninguna muestra de Pailemán (PL), se excluyen 3 muestras de la cantera Santa Adela (SAD-7, 13 y 14) y una de Sierra Grande (SG2009-3). No obstante, cabe mencionar que solo en los gráficos 87Sr/86Sr vs. Rb/Sr y 87Sr/86Sr vs. K2O queda justificada la eliminación de la muestra SAD-7 y que en ninguno de los diagramas hay evidencias para excluir las muestras SAD-13 y 14.

Análisis isotópico de estroncio
Los valores de la relación 87Sr/86Sr en 30 análisis espectrométricos constan en el cuadro 2. El análisis del mismo es como sigue: Complejo Mina Gonzalito: El análisis de dolomita fue realizado sobre las 15 muestras disponibles. Además, tres fueron analizadas en extracciones de estroncio de calcita. De los 15 datos proporcionados por análisis de dolomita, cinco fueron excluidos para la obtención del promedio (SAD-6, 7, 13, 14 y 15), por evidenciar desvíos importantes con relación a los 10 restantes, en todas ellas valores 87Sr/86Sr altos y atribuibles a contaminación con 87Sr radiogénico. Se destaca que los datos excluidos se ubican en dos niveles "estratigráficos", aproximadamente a 5 m (SAD-6 y 7) y a 20 m (SAD-13, 14 y 15) de la base del perfil. El rango de valores de la relación 87Sr/86Sr para las 10 muestras seleccionadas es de 0,708220-0,709201 y el valor medio 0,708705 ± 0,000305. En el análisis por calcita de tres muestras se obtuvo valores concordantes entre sí (0,708674 - 0,709066), con un valor promedio de la relación 87Sr/86Sr de 0,708814 ± 0,000179.

Cuadro 2. Composición isotópica de estroncio de los calcáreos estudiados.

El resultado obtenido sobre dolomita, comparable dentro del error analítico respecto al obtenido sobre calcita, permite considerar válidos a los 13 valores seleccionados, tanto obtenidos en dolomita como en calcita. El valor medio de la relación 87Sr/86Sr es de 0,708730 ± 0,000285.
Mármol Pailemán: La composición de los mármoles de Pailemán es dominantemente calcítica. Se obtuvo la composición isotópica de las siete muestras procesadas, con datos que resultan coherentes entre sí. El rango de valores de la relación 87Sr/86Sr es de 0,707145 - 0,707455 con un promedio de 0,707354 ± 0,000113.
Formación El Jagüelito: En los clastos calcáreos del metaconglomerado se analizaron cuatro muestras de composición calcítica, pero una fue excluida de los cálculos (SG2009-3) por apartarse notoriamente del entorno del valor obtenido en las restantes. El promedio de la relación 87Sr/86Sr en las tres muestras seleccionadas es de 0,710605 ± 0,000118.

INTERPRETACIÓN Y DISCUSIÓN DE LOS DATOS

Los tres conjuntos de calcáreos estudiados tienen composición distintiva de isótopos de estroncio, a saber: a) Mármol Pailemán, 0,707354 ± 0,000113; b) Complejo Mina Gonzalito, 0,708730 ± 0,000285; c) Formación El Jagüelito, 0,710605 ± 0 ,000118. E l e ntorno e stratigráfico en que se ubican las unidades de basamento del Noreste Patagónico y la participación de rocas calcáreas en su composición, hacen propicia la aplicación del estudio de isótopos de estroncio para aportar sobre la edad geológica de las mismas. En efecto, la variación de los valores 87Sr/86Sr en las aguas marinas es una herramienta para el análisis de variaciones climáticas y tectónicas, en lapsos mayores que 107 años. Específicamente, en el Neoproterozoico y Cámbrico, la curva estándar muestra un ascenso desde ~0,7055 hasta ~0,7095, con fluctuaciones del orden de 0,0005 dentro de esa tendencia general (Halverson et al. 2010 y referencias). Además, las contribuciones de Melezhik et al. (2001, 2008) en mármoles de los Caledónides noruegos y del cinturón Pan- Africano de Mozambique, son ejemplos de la posibilidad de utilizar la "estratigrafía isotópica" en secuencias carbonáticas afectadas por metamorfismo, incluso hasta en facies anfibolita. De los tres conjuntos aquí estudiados, la secuencia de Pailemán es la que tiene menos controles estratigráficos para estimar su edad. La edad del metamorfismo regional en facies anfibolita es de 472 ± 5 Ma y acota la edad mínima de su protolito (Pankhurst et al. 2006, González et al. 2008a). El valor medio 87Sr/86Sr 0,7074 de los mármoles señala como posible una edad de sedimentación de ca. 625 Ma, esto es del Ediacárico temprano (Tabla de la IUGS, Cohen et al. 2013, Fig. 4).

Figura 4: Graficación de los resultados obtenidos para los mármoles de Pailemán y Complejo Mina Gonzalito en la curva de variación temporal de 87Sr/86Sr en aguas marinas del Neoproterozoico, según Halverson et al. (2010).

La edad mínima de los protolitos meta-sedimentarios del Complejo Mina Gonzalito es mayor que 492 ± 6 Ma, según la edad de cristalización magmática de un granito pre-orogénico intrusivo en el complejo (González et al. 2008b, Varela et al. 2011). Cuenta también la moda de menor edad en 535-540 Ma de circones detríticos de un paragneis, que asegura la menor edad del protolito original respecto a ese valor (Pankhurst et al. 2006). Se agrega que la importancia relativa de esa moda en el total de circones datados en esa muestra, sugiere proveniencia desde un cercano arco volcánico activo (González et al. 2011b) y en tal caso ser próxima a la edad de sedimentación (Pankhurst et al. 2006). El valor medio 87Sr/86Sr de los mármoles del Complejo Mina Gonzalito es de 0,7087, que en la curva global de evolución tiene intersección tanto en el Ediacárico tardío (~550 Ma) como en el Cámbrico medio (~510 Ma). Con los datos U-Pb disponibles (Pankhurst et al. 2006, Greco et al. 2014) sumados a los de isótopos de Sr aquí aportados, queda por lo tanto delimitada la probable edad de sedimentación del protolito meta-sedimentario del Complejo Mina Gonzalito en el lapso 550-510 Ma, con mayor afinidad a un valor cercano a 535-540 Ma. La edad estratigráfica del meta-conglomerado con clastos calcáreos de la Formación El Jagüelito es Cámbrico Temprano medio (Atdabaniano-Botomiano), según su contenido fosilífero (González et al. 2011a, 2013) y la moda de 530 Ma en sus circones detríticos (Naipauer et al. 2010). Anteriormente fue propuesto como mayor que 472 Ma, que es la edad de cristalización magmática del plutón granítico El Molino, que intruye regionalmente a la sucesión meta-sedimentaria que contiene al conglomerado (González et al. 2008a). El valor medio 87Sr/86Sr de los calcáreos es alto (0,7106) y probablemente está influenciado por el aporte de estroncio radiogénico proveniente de los feldespatos de la matriz calcítica de los clastos -identificados con los estudios petrográficos (ver arriba)- y/o aquellos de la matriz del meta-conglomerado (González et al. 2011a). El valor alto de 87Sr/86Sr de estas calizas está por encima de los valores de la curva secular y no aporta precisiones adicionales sobre la edad de depositación de la Formación El Jagüelito, ni sobre la proveniencia de los clastos calcáreos.
El intervalo estratigráfico que representan las rocas estudiadas, Neoproterozoico superior a Cámbrico, involucra acontecimientos paleogeográficos y tectónicos de importancia para el sudoeste de Gondwana. Las unidades estratigráficas conocidas para ese tiempo, en territorio argentino y extensión hacia Uruguay y sur de Brasil, incluyen al Grupo Lerma, en el noroeste (Toselli et al. 2005, López de Azarevich et al. 2010), Metamorfita Tambillo, Formación Difunta Correa y Grupo Caucete, en las Sierras Pampeanas Occidentales de San Juan y La Rioja (Varela et al. 2001, Galindo et al. 2004), Grupo Sierras Bayas- Formación Cerro Negro en Tandilia (Kawashita et al. et al. 1999a, Gómez Peral et al. 2007) y Grupos Arroyo del Soldado y Corumbá, en Uruguay y Brasil respectivamente (Kawashita et al. 1999b, Gaucher et al. 2003, 2004, 2007, Boggiani et al. 2010).
Tentativamente y sobre la base del estudio de los isótopos de estroncio, puede efectuarse una comparación entre los mármoles y calizas del noreste patagónico con alguna de las unidades mencionadas. Los mármoles de Pailemán serían contemporáneos con los mármoles y rocas calcosilicáticas de la Metamorfita Tambillo (87Sr/86Sr 0,7072-0,7075), con las metasedimentitas de la Formación Difunta Correa (87Sr/86Sr 0,7073-0,7074) y con las calizas negras de la Formación Loma Negra en los afloramientos de la cantera Loma Negra, Olavarría (valor medio de 87Sr/86Sr 0,70712). Por su parte, las relaciones 87Sr/86Sr de los mármoles del Complejo Mina Gonzalito son de mayor afinidad con los calcáreos de la Formación Polanco del Grupo Arroyo del Soldado (87Sr/86Sr 0,7083-0,7085) y la Formación Tamengo del Grupo Corumbá (87Sr/86Sr 0,7084-0,7086). Estos últimos conjuntos tienen valores 87Sr/86Sr algo más bajos que los del Grupo Caucete (87Sr/86Sr 0,7092-0,7094), asignados al Cámbrico Temprano tardío hasta Cámbrico Medio y en parte correlacionables con las calizas cámbricas de la Precordillera sanjuanina (Galindo et al. 2004, Naipauer et al. 2005, 2010).
En cuanto a los clastos de calizas del metaconglomerado de la Formación El Jagüelito, el valor 87Sr/86Sr = 0,7106 es igual Isótopos de estroncio en calcáreos del noreste patagónico. 535 al determinado en calcáreos cámbricos de la Formación Cerro Victoria (unidad superior del Grupo Arroyo del Soldado, Gaucher et al. 2007). Cabe considerar también la conocida diferencia en lo que se refiere al ambiente geotectónico en que evolucionaron las unidades comparadas. Mayormente en los párrafos anteriores se ha cotejado los valores 87Sr/86Sr obtenidos en los calcáreos del noreste Patagónico (Plataforma Patagónica), con los de unidades que forman parte de la Plataforma Sudamericana (excepto el Grupo Caucete), aunque la relación entre ambas plataformas es aún motivo de diferentes interpretaciones.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos muestran que el aporte de la quimio-estratigrafía, a través del estudio de isótopos de estroncio, es una herramienta útil para mejorar el ordenamiento estratigráfico del basamento metamórfico del noreste Patagónico. La sucesión de esquistos y mármoles de Pailemán puede constituir una unidad diferenciable de la Formación El Jagüelito y del Complejo Mina Gonzalito. Sería la de mayor antigüedad conocida del norte Patagónico, aproximadamente 625 Ma (Ediacárico temprano).
Las opciones de edad para los mármoles del Complejo Mina Gonzalito, emergentes de la composición isotópica de estroncio, se ubican aproximadamente en el Ediacárico tardío o en el Cámbrico medio. La primera parece más posible, por las edades de circones detríticos de componentes clásticos que intercalan con los calcáreos, aunque no puede descartarse totalmente la opción de pertenencia al Cámbrico medio. Es recomendable profundizar el estudio de los calcáreos por medio de determinaciones de isótopos de carbono y oxígeno.

AGRADECIMIENTOS

A los colegas del Centro de Investigaciones Geológicas Jorge Maggi, Cecilia Genazzini y Pablo García por las determinaciones mineralógicas por DRX. Agradecemos las recomendaciones efectuadas por el Dr. Koji Kawashita y al Centro de Pesquisas Geocronológicas (CPGeo) de la Universidad de San Pablo, por la espectrometría de masas. También nuestro agradecimiento a Valeria García, Dania Pascua y Héctor Campos por la colaboración durante los trabajos de campo. Las sugerencias y observaciones efectuadas por un árbitro anónimo y el Editor de la Revista contribuyeron a mejorar el escrito. Los trabajos fueron costeados con fondos provenientes de los Proyectos PIP-CONICET 112-200801-00119 y 112-200801-00647; UNLP 11/N653; FAPESP 05/58688-1 (Brasil) y PI-UNRN 40-A-125.

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Recibido: 16 de septiembre, 2013
Aceptado: 16 de junio, 2014