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Revista de la Asociación Geológica Argentina

versão impressa ISSN 0004-4822versão On-line ISSN 1851-8249

Rev. Asoc. Geol. Argent. vol.73 no.3 Buenos Aires set. 2016

 

ARTÍCULOS

La orogénesis Famatiniana en la Puna occidental de Argentina y en el norte de Chile

 

Hans Niemeyer1 y Marcos Sanhueza1

1 Departamento de Ciencias Geológicas, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile. Email: hansn@ucn.cl


RESUMEN

En este trabajo se analizan los efectos de la orogénesis Famatiniana, que se desarrolló según un tectonismo intra-ordovícico dentro de un arco magmático continental ordovícico a lo largo del borde suroccidental de Gondwana, tanto en la Puna occidental argentina como en el norte de Chile. Dicha orogénesis culminó con la fase tectónica Oclóyica, que se manifiestó como un plegamiento muy apretado de orientación nor-noreste, con desarrollo de clivaje de plano axial, que estuvo acompañado de magmatismo plutónico e hipabisal. Datos de edades K-Ar del magmatismo plutónico indican una edad probablemente rejuvenecida de ~440 Ma para esta fase. Por otro lado, se ha detectado una discordancia y plegamiento que abarca el lapso Floiano-Dapingiano temprano tanto en la Puna y Famatina como en el Cordón de Lila, que se asignan a la fase Tumbaya. Debe agregarse la deformación ordovícica observada en dos plutones, que se caracterizan por la presencia de franjas de milonitas y cataclasitas, discordancia y alzamiento tectónico y erosión de las rocas del arco magmático, asignables a la fase Guandacol, ocurrida entre el Darriwiliano.

Palabras clave: Fases tectónicas Tumbaya; Guandacol; Oclóyica.

ABSTRACT

The Famatinian orogeny in western Puna of Argentina and northern Chile

In this paper the Famatinian orogeny that developed during an intra-Ordovician tectonism in an Ordovician continental magmatic arc along the western border of Gondwana is analized. In the Puna, this orogeny ends with the Ocloyic phase, that is characterized by a tight nor-northeast folding with axial planar cleavage that was synchronic with plutonic and hypabissal magmatism. K-Ar determinations in plutonic magmatism show a probable ~440 Ma rejuvenated age for this phase. Two other Ordovician events are recognized. The first one consists in a Floian- early Dapingian folding that is assigned to the Tumbaya phase. The second one is characterized by milonitic and cataclastic deformation in two plutons of the Cordón de Lila, a tectonic uplift and erosion of the magmatic arc and an unconformity during the Darriwilian and was assigned to the Guandacol phase.

Keywords: Tectonic phases Tumbaya; Guandacol; Ocloyic.


 

INTRODUCCIÓN

La orogénesis Famatiniana se desarrolló durante el Ordovícico en la parte occidental de Gondwana (Bahlburg y Hervé 1997) y afectó a un arco magmático de borde continental con subducción dirigida hacia el noreste (Coira et al. 1982), también llamado cordón orogénico Famatiniano (Rapela et al. 2001). Éste abarcó desde la Puna occidental argentina y norte de Chile, hasta la sierra de Famatina (Rapela et al. 2001), en Argentina (Fig. 1). En su extremo septentrional se ha denominado faja eruptiva de la Puna occidental (Palma et al. 1986), incluyendo al cordón de Lila en territorio chileno (Niemeyer 1989, Zimmermann et al. 2010).


Figura 1:
Ubicación del cinturón orogénico Famatiniano (COF), faja eruptiva de la Puna occidental (FEPO), Cordón de Lila (CL), Puna (PU) y sierra de Famatina (SF).

La orogénesis Famatiniana se inició en el Ordovícico Temprano y culminó con la fase Oclóyica a fines de dicho período (Rapela et al. 2001). La primera denominación tiene su origen en la sierra de Famatina en tanto que la segunda en la tribu o pueblo de los Ocloyas, antiguos habitantes del noroeste argentino (Dr. Eduardo Cigliano en Turner y Méndez 1975).
Por otro lado, el concepto de fase Oclóyica ha sido empleado para referirse al tectonismo ocurrido entre el Ordovícico y el Silúrico en la Puna occidental argentina (Turner y Méndez 1975, Turner y Méndez 1979, Mon y Hongn 1991). Posteriormente, Astini (1998) sugirió referirse más bien a movimientos Oclóyicos debido a que dentro de tan amplio rango de tiempo involucrado en la definición original podrían haber ocurrido varias subfases tectónicas. Sin embargo, definido de este modo el concepto se amplía demasiado (por ejemplo, Palacios Herrera et al. 2013), abarcando fases comprendidas dentro del lapso de la orogénesis Famatiniana, por lo cual en el presente trabajo se prefiere restringir el rango de acción de la fase Oclóyica al Ordovícico Tardío.
Esta publicación se refiere al tectonismo intra-ordovícico asociado a la orogénesis Famatiniana, dentro del ámbito de la sierra de Famatina y Puna occidental argentina, según los antecedentes disponibles
en la literatura, y su integración con los datos reunidos por los autores en el cordón de Lila, Chile (Fig. 1). La integración es necesaria por cuanto recientemente se han venido desvelando varios episodios tectónicos ocurridos durante el Ordovícico dentro de dichos territorios (González et al. 2007, Hongn y Vaccari 2008, Cisterna y Mon 2014). Para efectuar tal integración deben tomarse en cuenta las incertezas introducidas por los errores analíticos de las determinaciones de edades radiométricas en distintos cuerpos plutónicos tanto en la Argentina como en Chile.

LA OROGÉNESIS FAMATINIANA EN LA PUNA OCCIDENTAL ARGENTINA

Los antecedentes para analizar la orogénesis Famatiniana en la Puna occidental argentina son de orden estratigráfico, estructural y geocronológico.

Antecedentes estratigráficos
La evidencia de plegamiento de las sucesiones ordovícicas de la Puna argentina está dada por la discordancia angular que separa los estratos de la Formación Coquena (equivalente cronoestratigráfico de la Formación Las Vicuñas, del Tremadociano; Moya et al. 1993) de la base de la suprayacente Formación Salar del Rincón. La discordancia puede observarse en un pequeño afloramiento cartografiado por Blasco et al. (1996) en el sector de Vega de Pinato, Puna argentina (Fig. 2). El contenido fosilífero de la Formación Salar del Rincón indicó para ella una edad comprendida entre el Hirnantiano tardío y el Llandoveriano temprano (Isaacson et al. 1976, Benedetto y Sánchez 1990), estableciendo que el límite Ordovícico-Silúrico se ubicaría dentro de dicha Formación. Una edad independiente, basada en su contenido de palinomorfos, confirmó la asignación cronológica para la Formación Salar del Rincón (Rubinstein y Vaccari 2004). Consecuentemente, la fase Oclóyica habría ocurrido durante el Ordovícico Tardío pre- Hirnantiano tardío.


Figura 2:
Perfil estructural X-X', de orientación O-E, que indica la discordancia angular asociada a la fase Oclóyica, entre Formación Coquena (Tremadociano) y Formación Salar del Rincón (Hirnantiano superior- Llandoveriano) en la Puna argentina. Se sobrepone, concordantemente a la Formación Salar del Rincón, la Formación Cerro Oscuro (Carbonífero). En la parte occidental del perfil se indican granitoides ordovícicos. Sobreyacen a estas rocas tobas e ignimbritas del Mioceno. Simplificado de Blasco et al. (1996).

Antecedentes estructurales
En su estudio sobre la Puna argentina, Turner y Méndez (1979) caracterizaron los efectos de la fase Oclóyica como un plegamiento muy apretado de orientación nor-noreste que estuvo acompañado de magmatismo plutónico e hipabisal. La orientación nor-noreste y los ejes subhorizontales de los pliegues ha sido comprobada mediante mediciones estructurales. Además, caracteriza a dichos pliegues un conspicuo desarrollo de clivaje de plano axial, tanto a escala hectométrica como métrica (Fig. 3; Mon y Hongn 1987). Se ha restringido el ámbito de acción de la fase Oclóyica a aquella parte de la Puna que se extiende desde el cerro del Rincón hasta unos 200 km al sur del salar de Antofalla (Mon y Hongn 1991).


Figura 3:
Diagrama de densidad de a) ejes de pliegues, b) polos de planos de estratificación y c) polos de clivaje de plano axial correspondientes a la fase Oclóyica medidos en el cordón del Gallego, Puna argentina. Red equiareal. Según Mon y Hongn (1987).

Por su parte, Hongn y Vaccari (2008) reportaron en el flanco occidental de cerro Oscuro, una discordancia angular intra-ordovícica entre estratos muy plegados de la Formación Las Vicuñas (pelitas y areniscas con intercalaciones volcánicas del Cámbrico tardío-Tremadociano; Moya et al. 1993), equivalentes de la Formación Coquena (Blasco et al. 1996) y niveles de conglomerados y areniscas con intercalaciones volcánicas afectados por pliegues de menor intensidad, los cuales, según Hongn y Vaccari (2008), fueron asignados provisoriamente a la Formación Aguada de la Perdiz, del Arenigiano (Breitkreuz 1986; Monteros et al. 1996).
Más al sur, en sierra de Narváez, perteneciente a la sierra de Famatina, Cisterna y Mon (2012) documentaron estratos del Tremadociano afectados por una tectónica polifásica caracterizada por dos deformaciones superpuestas D1 y D2. Dicho tectonismo contrasta con aquel que afectó a la sucesión floiana-dapingiana en la vecina sierra de las Planchadas, donde sólo se observan los efectos de la deformación D2. Las diferencias entre la de
formación múltiple de las rocas del Tremadociano y la estructura simple de los depósitos del Floiano superior-Dapingiano inferior indujeron a postular una relación discordante entre ambas (Cisterna y Mon 2014), aunque materialmente no se ha observado tal discordancia. Otra evidencia de movimientos intra-ordovícicos en la sierra de Famatina es la discordancia que separa al Grupo Famatina (Ordovícico Inferior) del Grupo Cerro Morado (Ordovícico Medio), donde además se ha considerado la culminación del plutonismo en 480 Ma (Astini y Dávila 2004).

Antecedentes geocronológicos
En un artículo especialmente dedicado a la fase Oclóyica, Ramos (1986) señaló que ésta habría ocurrido a los 440 ± 4 Ma, basando dicha cifra en un estudio estadístico de edades radiométricas por el método K-Ar en plutones graníticos del noroeste argentino (Ramos y Ramos 1979). Puesto que los antecedentes estratigráficos aportados por Rubinstein y Vaccari (2004) indican que la discordancia asociada a dicha fase debe ser anterior al Hirnantiano, esa edad se interpreta aquí como el producto de un rejuvenecimiento producido posiblemente por pérdida de Ar en los plutones graníticos. Análogamente, pueden citarse dos edades K-Ar rejuvenecidas de 425 ± 11 Ma (biotita) y 429 ± 12 Ma (hornblenda) en el Plutón Pingo-Pingo del cordón de Lila (Mpodozis et al. 1983) respecto de su edad de cristalización de 475,4 ± 4,3 Ma por el método U-Pb en circón (Niemeyer et al. 2014).

LA OROGÉNESIS FAMATINIANA EN EL CORDÓN DE LILA, NORTE DE CHILE

En el cordón de Lila se observan diferentes rasgos tectónicos asignables a la orogénesis Famatiniana. Éstos se manifiestan por plegamiento, discordancia y erosión, además de una intensa deformación que afecta a rocas graníticas.
Dentro de dicho relieve aflora el denominado Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila (Niemeyer 1989) formado por un miembro inferior de 2.500 m de espesor de basaltos en almohadillas intercalados con turbiditas y por un miembro superior, de 250 m de espesor, integrado por coladas de dacitas, brechas volcanoclásticas e intercalaciones de capas de turbiditas y lutitas (Niemeyer 2013). El Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila representa al arco magmático que se desarrolló durante el Ordovícico Tardío a Medio durante la orogénesis Famatiniana.

Plegamiento del Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila
El plegamiento de la sucesión del Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila es ostensiblemente heterogéneo a lo ancho del cordón de Lila. Efectivamente, mientras que en su flanco occidental la actitud de las capas es monoclinal con rumbo noreste y manteo de 30° a 60° al noroeste, en su flanco oriental se observan pliegues con ejes subhorizontales de rumbo E-O. Allí los pliegues son hectométricos (Fig. 4), decamétricos, métricos y centimétricos con desarrollo de clivaje de plano axial subvertical (Fig. 5). Numerosos cuerpos hipabisales formados por filones-manto sintectónicos de microdiorita de textura ofítica se intruyeron durante el plegamiento de la secuencia. Algunos cuerpos de gabro conforman también stocks que intruyen a las rocas ordovícicas ya plegadas y afectadas por clivaje. El sello final del plegamiento y de los intrusivos hipabisales está dado por el plutón post-tectónico granodiorítico de Pingo-Pingo (Valencia 2014), datado en 475,4 ± 4,3 Ma, por el método U-Pb en circón (Niemeyer et al. 2014).


Figura 4:
Perfil estructural Y-Y', de orientación N-S, que indica los pliegues hectométricos en el Complejo Ígneo-sedimentario del Cordón de Lila con un filón-manto de microdiorita sintectónico. En el extremo sur se aprecia el contacto con el Plutón Pingo-Pingo, que presenta una aureola de metamorfismo con desarrollo de rocas córneas en el Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila. Según Valencia (2014).


Figura 5:
Diagrama de densidad de (a) ejes de pliegues decamétricos, métricos y centimétricos, (b) polos de planos de estratificación y (c) polos de clivaje de plano axial en el Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila; cordón de Lila, Chile. Red equiareal.

Plegamiento en cerro Tambillo
En el cerro Tambillo aflora un roof-pendant formado por sedimentitas intruidas por filones-manto de gabro dentro del monzogranito Tambillo. Allí, las sedimentitas en conjunto con los filones-manto de gabro se encuentran afectados por pliegues decamétricos y métricos con lineaciones subparalelas a sus ejes. El rumbo de los pliegues y sus lineaciones asociadas varía entre noroeste y nor-noroeste (Fig. 6). La edad del gabro es de 470 ± 3 Ma (Hervé, comunicación escrita), por lo cual el plegamiento bien puede atribuirse al Dapingiano superior-Darriwiliano superior.


Figura 6:
a) Ejes de pliegues y lineaciones en el cerro Tambillo. 1) ejes de pliegues decamétricos construidos a partir de medidas de estratificación en sus flancos y charnela. 2) ejes de pliegues métricos medidos directamente. 3) lineaciones en los flacos y charnelas de los pliegues. b) Ejemplo de construcción de anticlinal métrico y sus lineaciones asociadas. 1) eje de pliegue anticlinal construido. 2) Polos de estratificación. 3) planos de estratificación. 4) lineaciones en un flanco del anticlinal. Red equiangular.

Levantamiento y erosión del Complejo Ígneo-sedimentario del Cordón de Lila
La Formación Quebrada Grande, datada del Dapingiano superior-Darriwiliano inferior mediante restos fósiles de braquiópodos y graptolites (González et al. 2007, Benedetto et al. 2008), sobreyace mediante discordancia angular al Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila. Dicha formación contiene conglo
merados con clastos redondeados de rocas volcánicas procedentes del Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila así como también de cuerpos hipabisales que lo intruyen, además de clastos de granodiorita provenientes del plutón ordovícico de Pingo-Pingo (Niemeyer 2013). Sus conglomerados representan una importante erosión subaérea asociada al levantamiento tectónico de las rocas del arco magmático (González et al. 2007). A su vez, los estratos de la Formación Quebrada Ancha, de edad llandoveriana (Niemeyer et al. 2010), se disponen mediante discordancia angular sobre rocas del Complejo Ígneo-sedimentario del Cordón de Lila, en el sector suroccidental del cordón de Lila, sugiriendo también allí la presencia de la fase Oclóyica.

Las franjas de milonitas de la granodiorita El León
Otro lugar del cordón de Lila donde se observa una intensa deformación, es en su extremo suroriental, donde la granodiorita El León, de grano grueso (5-30 mm), con marcada foliación magmática, es afectada concordantemente a su foliación por delgadas franjas lenticulares de milonitas de 2 a 5 m de ancho (Fig. 7) y algunas decenas de metros de corrida. La edad de la granodiorita El León fue determinada en 467,0 ± 3,3 Ma por el método U-Pb en circón (Niemeyer et al. 2014) y las milonitas se consideran como una deformación en estado subsólido final de aquellas (Carrasco 2015). En las milonitas ocurren indicadores cinemáticos de tipo normal-sinestral. De esta manera, el plutón El León constituiría una zona de cizalla de 2- 3 km de ancho, de orientación noreste, en la cual se desarrolló primero una marcada foliación magmática y, después, una deformación dada por angostas zonas miloníticas concordantes con dicha foliación.


Figura 7:
Franja de milonita dentro del plutón El León. Notar la alternancia de fajas leucocráticas y melanocráticas.

La franja de cataclasitas en el plutón Tambillo
En el extremo oriental del plutón Tambillo, formado por monzogranito, se desarrolló una franja de intensa cataclasis de orientación submeridiana (Palacios Herrera et al. 2013). La edad de la cataclasis es claramente ordovícica. En efecto, su edad máxima posible corresponde a la edad de cristalización del propio plutón Tambillo, datado en 483,6 ± 3,8 Ma por el método U-Pb en zircón. Su edad mínima está dada por la edad U-Pb en cir
cones de 466,2 ± 3,0 Ma obtenida en un dique de pórfido feldespático que intruye a la franja cataclástica (Palacios Herrera et al. 2013). Por consiguiente, se asigna la cataclasis al Darriwiliano.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Se concluye que en la Puna occidental argentina y en el cordón de Lila, dentro del cinturón orogénico Famatiniano, o más localmente, dentro de la faja eruptiva de la Puna occidental (Palma et al. 1986), se registran variados estilos de deformación asignables a la orogénesis Famatiniana. Los antecedentes estratigráficos indican que en la Puna occidental argentina el rango de edad para dicha orogénesis se extiende desde el Tremadociano hasta el Hirnantiano (Hongn y Vaccari 2008). En la Figura 8 se presentan las diferentes fases tectónicas ocurridas durante la orogénesis Famatiniana.


Figura 8:
Cronología de las fases tectónicas durante la orogénesis Famatiniana, entre el Ordovícico Temprano y el Ordovícico Tardío en la Puna occidental argentina y el norte de Chile. Se indican las edades de los cuerpos plutónicos con sus respectivos errores analíticos en el cordón de Lila, como así también los distintos eventos estructurales relacionados con cada una de las fases tectónicas en Argentina (Ar.) como en Chile (Ch.). Cada uno de estos eventos no se indica en orden estratigráfico. La cronología del Ordovícico adoptada es la de Sadler et al. (2009). I: escala internacional. B: divisiones de la escala británica.

Efectivamente, el plegamiento del Complejo Ígneo-sedimentario del Cordón de Lila se habría producido contemporáneamente con el señalado por Hongn y Vaccari (2008) para cerro Oscuro, el cual constituye la evidencia mejor definida de una deformación tremadociana tardía-floiana temprana en la Puna. Más al sur, en la sierra de Famatina, el plegamiento intra-ordovícico entre estratos del Tremadociano y del Floiano fue asignado a la fase Tumbaya de Moya (1997) por Cisterna y Mon (2014), nombre que se adopta aquí para el plegamiento del Complejo ígneo-sedimentario del Cordón de Lila.
Durante el Darriwiliano se produjo la
brusca detención del volcanismo en el arco magmático ordovícico (Bahlburg 1990) y su consecuente alzamiento tectónico, dando lugar a la depositación de los conglomerados sintectónicos de la Formación Quebrada Grande (González et al. 2007). También se produjeron milonitas en la granodiorita El León y cataclasitas en el plutón Tambillo. Estos eventos tectónicos pueden incluirse dentro de la fase Guandacol (Salfity et al. 1984).
Los datos aportados por Rubinstein y Vaccari (2004) en la Puna señalan que la edad de la discordancia asociada a la fase Oclóyica es anterior al Hirnantiano tardío. Sin embargo, no se conoce una edad máxima para ésta. Solamente se puede afirmar que ocurrió durante el Ordovícico Tardío.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen la revisión crítica de las primeras versiones del manuscrito del presente trabajo por parte de María Cristina Moya de la Universidad Nacional de Salta, Argentina y de Heinrich Bahlburg de la Westfälische Wilhelms- Universität, Alemania. Se agradece también al Dibujante técnico Leonel Jofré de la Universidad Católica del Norte, Chile por la confección de las figuras para esta publicación. Los editores de la Revista de la Asociación Geológica Argentina agradecen el trabajo de los revisores Guillermo Albanesi y Víctor Ramos.

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Recibido: 3 de agosto de 2015
Aceptado: 16 de junio de 2016

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