ARTÍCULOS

Sedimentación y pedogénesis cuaternaria en el noreste de la pampa bonaerense: la localidad Gorina como caso de estudio

Adriana M. Blasi ¹ , Marcelo A. Zarate ² y Rob M. Kemp ³

¹. CIC-UNLP-CISAUA ablasi@museo.fcnym.unlp.edu.ar
². CONICET-IANIGLA-CRICYT mzarate@lab.cricyt.edu.ar
³. Royal Holloway-Dept.of Geography-University of London r.kemp@rhbnc.ac.uk

Recibido: 4 de septiembre de 2000.
Aceptado: 10 de mayo de 2001.

Resumen. La sucesión sedimentaria de Gorina (Pleistoceno medio-tardío y Holoceno) está compuesta por depósitos eólicos (loess) modificados por pedogénesis en grado variable. Sobre la base de rasgos macromorfológicos (escala de campo) se reconocieron 5 unidades pedológicas (informalmente denominadas de arriba hacia abajo, Pu1,..Pu5). Sus composiciones granulométricas comprenden facies texturales fangosas (Pu1, Pu2, Pu3), limosas (Pu1, Pu2, Pu3) y limo arenosas (Pu4, Pu5), en casi todos los casos, con distribuciones unimodales. Las relaciones entre componentes gruesos y finos para los límites de 31 μm y 15 μm (g/f 31μm y g/f 15μm ) indican una disminución del tamaño medio de partículas desde la parte superior de Pu4 hasta el techo de la sucesión. La composición mineralógica de la fracción arena muy fina señala aportes litológicos heterogéneos procedentes de rocas metamórficas (asociación de cuarzo deformado, feldespato deformado, cuarzo microcristalino y granate), rocas graníticas (microclino, micas, cuarzo) y rocas volcánicas o volcaniclásticas basálticas (líticos volcánicos, anfíboles y piroxenos). La presencia escasa de vidrio volcánico fresco, excepto en dos niveles, procede de aportes piroclásticos distales (lluvia de ceniza). En la fracción arcilla se reconocieron illita, esmectita, caolinita, así como interestratificados illita-esmectita. La sucesión es el producto de la acreción de polvo eólico grueso a fino sobre una superficie topográfica con permanente formación de suelos que reorganizaba los materiales depositados sinsedimentariamente. Durante el proceso de sedimentación se registraron dos hiatus depositacionales significativos, representados por Pu5 y Pu1, y dos episodios erosivos que truncaron las superficies de Pu5 y Pu2. Durante el intervalo representado por Pu4, Pu3 y Pu2, hubo relativa continuidad tanto en el proceso de acumulación como en la formación de suelos.

Palabras clave: Sedimentación; Pedogénesis; Paleosuelos; Cuaternario; Buenos Aires

EXTENDED ABSTRACT

Quaternary sedimentation and pedogenesis in the northeast of the pampa bonaerense: a case study from Gorina locality.

The Gorina locality is representative of the Quaternary sedimentary record of the northeastern Pampas of Buenos Aires province. The main goals of this contribution are to analyze the composition (grain-size and mineralogy) of the deposits and discuss their nature and provenance. The general balance and interaction of the sedimentation process with pedogenesis and erosion are also evaluated.
The studied section (middle to late Pleistocene and Holocene) is a quarry exposure about 11 meters thick. It was sampled at approximately 25 cm intervals for grain size, mineralogical and micromorphological analyses. The micromorphological results are fully discussed in a separate contribution (Zárate et al., 2000). Pedological features are common throughout the succession. Thus, a combined macromorphological and micromorphological approach was used to identify and differentiate paleosols. Five pedological units (from top to bottom Pu1, Pu2, Pu3, Pu4, Pu5), apparently representing four discrete paleosols plus the surface soil, were initially differentiated on the basis of field-scale morphological properties (i.e., color, texture, structure, consistency, boundaries) following the approach applied by other authors in the region.
Micromorphologically, the presence of excremental fabrics throughout the vertical column suggests that bioturbation processes were active as the sediment accreted with buildup of the surface resulting in conversion of A into B and C horizons (Zárate et al., 2000). The micromorphological data do not support the field differentiation of Pu4, Pu3, and Pu2. Pedological features (e.g. excrements, secondary carbonate coatings, illuvial clay coatings) occur throughout without any obvious breaks or patterns that might warrant the separation into discrete paleosols. This ca. 8 m sequence is interpreted as an accretionary and/or welded pedocomplex with superimposition of secondary carbonate on illuvial clay features and illuvial clay coatings on excrements as the surface built up and horizons became transformed (Zárate et al., submitted).
According to their grain size composition, the lower two units (Pu5, Pu4) are composed of sandy silt textural facies, whilst the upper three units (Pu3, Pu2, Pu1) have mud and silt textural facies (Folk, 1954). The coarse/fine ratios (g/f 31μm and g/f 15μm) indicate a progressive grain size decrease from the lower part of Pu4 upwards with dominance of finetextured sediments in the upper three units (Pu3, Pu2, Pu1). The muds are unimodal (modes at coarse and medium silt) consisting of up to 30-50% fine clay and colloidal clay. The silty textural facies are characterized by a non-prominent mode (coarse silt fraction) including up to 20% of fine clay and colloidal clay. The sandy silt facies are unimodal and can be divided into coarse sandy silts (mode at the very fine sand fraction) and fine sandy silts (mode at the coarse silt fraction).
The mineralogical composition of the very fine to coarse sand fractions consists of both deformed quartz and feldspar, microcrystalline quartz and garnet derived from metamorphic rocks; microcline, micas and quartz from granitic rocks along with volcanic lithics and pyroxenes from basaltic extrusive and intrusive rocks. Rare fresh volcanic shards occur throughout the succession, apart from in the lower parts of Pu4 and Pu1 where they are dominant and are probably related to volcanic ash falls. The clay fraction is composed of illite, smectite, kaolinite and interstratified illite-smectite. The illite, dominant at Pu1, Pu4 and Pu5; smectite-interstratified illite-smectite, predominant in Pu2; kaolinite very rare, though relatively constant in every unit. In Pu3, the abundance of illite and smectite-interstratified illite-smectite are comparable. Both illite and smectite display low crystallinity, particularly in the lower units (Pu3, Pu4, Pu5).
The sedimentation of the parent material of Pu5 was related to a supply of eolian dust, characteristic of a typical loess (mean grain size: medium silt). Sandy loess (mean grain size: coarse silt) accumulated during the deposition of the lower part of Pu4, changing gradually to finer textured loess upwards (typical loess-clayey loess). The upper horizon (Ab) of Pu4 coincides with the transition between the lower coarser and the upper finer textures of the succession. The Pu2 and Pu3 sedimentary interval appears to represent a relatively continuous sedimentation process with no significant changes in the sedimentary supply corresponding to a fine eolian dust (mean grain size: fine to very fine silt). The accumulation of this fine eolian dust (clayey loess) was also dominant during the time interval recorded by Pu1. At some levels of the succession, aqueous transport (hillslope wash?) played a secondary role in the reworking of the sediments.
The dominant granitic and metamorphic mineralogical composition of the very fine sand fraction suggests a source area related to crystalline basement rocks which might correspond to the Precambrian bedrock of Uruguay, the Paraná Basin and/or Sierras Pampeanas of Córdoba and San Luis. Volcanic ash falls from distant Andean sources played a secondary role except at two stratigraphic levels. The origin of the clay minerals could not be established, though other authors have related them to either neoformation or direct derivation from source areas.
The Quaternary sedimentary succession of Gorina resulted from the accretion of coarse to fine eolian dust. Pedogenesis was simultaneous with the sedimentary process throughout the succession with two significant depositional hiatus recorded by Pu5 and Pu1 and two erosional episodes that stripped away the surfaces of both Pu5 and Pu2. The interval represented by Pu2, Pu3 and Pu4 might reflect relatively continuous sedimentation. Alternatively, welding of pedological profiles may have masked any evidence for major depositional hiatuses.

Key words: Sedimentation; Pedogenesis; Paleosols; Quaternary; Buenos Aires

INTRODUCCIÓN

Las sucesiones sedimentarias del Cuaternario en la pampa bonaerense, han sido objeto de estudios geológicos y paleontológicos desde el siglo XIX (Ameghino,1981). Las mismas fueron caracterizadas como integradas por limos y arenas muy finas eólicas (loess) y limos loessoides (loess retrabajados por acción ácuea, Frenguelli, 1955; González Bonorino, 1965).
En esta extensa región de la llanura pampeana, la zona de la Plata y Buenos Aires constituye un área representativa de la geología y paleontología del Cuaternario, por lo que se han llevado a cabo en la misma, buena parte de aquellos trabajos pioneros y más recientemente nuevas investigaciones que han abarcado distintos aspectos (Riggi et al., 1986; Teruggi e Imbellone, 1987; Bidegain et al., 1995; Orgeira et al., 1998; Bidegain, 1998; Tonni et al., 1999).
Las investigaciones de Teruggi e Imbellone (1987), ampliaron el conocimiento de estas sucesiones sedimentarias con la identificación, caracterización y clasificación de paleosuelos. Los autores mencionan precisamente que "... los paleosuelos constituyen rasgos muy característicos de las sucesiones.", interpretando los depósitos como un registro cíclico de mantos loéssicos y paleosuelos desarrollados sobre ellos.
En contribuciones más recientes, no se han introducido modificaciones a este esquema depositacional, que se basa en análisis y valoraciones sedimento-pedológicos, surgidos de observaciones de campo y en menor número de análisis sedimentológicos de algunos niveles seleccionados, (Tonni et al., 1999).
Así, las interpretaciones resultantes de los trabajos realizados en el área, se han ajustado al modelo planteado para los depósitos loéssicos cuaternarios del hemisferio norte, ya sean peridesérticos o periglaciarios, según el cual la ciclicidad en la superposición del par loesspaleosuelos es resultado de las fluctuaciones climáticas cuaternarias (Rutter et al., 1991, Chlachula et al., 1997). De esta manera, los paleosuelos de la región pampeana han sido referidos a condiciones más húmedas y cálidas, en tanto los depósitos eólicos (loess) a condiciones frías y secas (Tonni et al., 1999).
Para considerar este modelo climático es necesario comprender, en primer lugar, el balance sedimentación- pedogénesis-erosión. Con tal finalidad, el objetivo de la presente contribución es evaluar las características del proceso sedimentario en la localidad Gorina (partido de la Plata, provincia de Buenos Aires), considerada como caso de estudio. En dicha localidad, se ha realizado el estudio a partir de una aproximación pedosedimentaria (Kemp et al, 1994 ; Kemp y Zárate, 2000) basada en el análisis sistemático combinado de escalas de campo y laboratorio (micromorfología y análisis sedimentológicos). En este trabajo se analizan los resultados del análisis granulométrico y mineralógico en relación con las unidades pedológicas reconocidas, con la intención de discutir el aporte sedimentario en función de su naturaleza y procedencia, así como las tasas de acumulación relativas con respecto a la pedogénesis.

MATERIALES Y MÉTODOS

El sitio analizado, corresponde a la pared oeste de una cantera ubicada en la localidad de Gorina, 10 km al NO de la ciudad de la Plata (Fig. 1). Los sedimentos aflorantes han sido asignados por Bidegain (1998) de base a techo a la Formación Ensenada (> 0.78 Ma) y a las Formaciones Buenos Aires (< 0.78 Ma) y La Postrera (Pleistoceno tardío- Holoceno).

Figura 1. Ubicación de la localidad de estudio.
Figure 1. Location map of Gorina locality.

El muestreo para análisis sedimentológicos se efectuó a intervalos de 25 cm en un espesor de aproximadamente 11 metros desde la superficie de la cantera, en correspondencia con la equidistancia de muestreo para los análisis micromorfológicos.
Cada muestra obtenida fue caracterizada megascópicamente, siguiendo la metodología utilizada por otros autores en la región (Riggi et al., 1986; Orgeira et al., 1986; Tonni et al., 1999) para descripción de paleosuelos, mediante color, textura al tacto, estructura pedológica y sedimentaria, consistencia en seco, así como contenido y abundancia relativa de carbonatos, rasgos redoximórficos y evidencias de bioturbación (Tabla 1).

Tabla 1. Rasgos macromorfológicos de las unidades pedológicas. P.U.:Unidades Pedológicas. Color: en seco. Textura: La, limo arcilloso; AL, arcilla limosa; L, limo, LAr, limo arenoso, ArL, arena limosa. Estructura: M masiva, B bloques, P prismática.
Table 1. Macromorphological features of pedological units. P.U.: pedological units. Texture: La,clayey silt; AL,silty clay; L, silt, LAr, sandy silt; ArL silty sand. Structure: M massive, B blocky, P prismatic.

Los análisis micromorfológicos, se llevaron a cabo en cortes delgados de 7 x 5 cm de muestras no disturbadas obtenidas en cajas de Kubiena con tamaños de 7 x 5 x 4 cm.
En laboratorio se procedió a la eliminación de materia orgánica, lavado de carbonatos y desagregación de las partículas. Posteriormente, las muestras fueron dispersadas con calgón. El análisis mecánico se realizó en la fracción arena por tamizado en húmedo a medio grado de phi y para las fracciones limo y arcilla por pipeteo (Galenhouse, 1971). Con los datos de distribución granulométrica se confeccionaron los gráficos de barra (histogramas) y de frecuencia acumulada respectivos. Se calcularon los coeficientes estadísticos de tendencia central: media (Mz) y mediana (Md) (Folk and Ward, 1957), los que fueron utilizados exclusivamente para detectar las variaciones granulométricas entre las diferentes unidades y con respecto a la profundidad del muestreo. Cabe destacar, sin embargo, que los valores de mediana resultan en tal sentido más confiables que los de media en aquellos materiales donde es sumamente abundante la presencia de fracciones muy finas (arcillas < 2 μm). Los coeficientes de dispersion no han sido calculados por considerarlos, en este caso, carentes de valor interpretativo desde un punto de vista sedimentológico.
Asimismo, con el objeto de estimar la homogeneidad textural, se calcularon las relaciones entre los porcentajes retenidos de componentes gruesos (g) y finos (f) establecidos a partir de los cocientes entre las fracciones >30 μm /<30 μm (g/f 30μm) y >15 μm/<15 μm (g/f 15 μm). Estos últimos se han empleado en reemplazo del utilizado en los análisis micromorfológicos con criterio pedológico establecido en 20 μm (g/f 20μm), ya que en este trabajo los análisis granulométricos se efectuaron con la utilización de la escala Udden- Wentworth. La clasificación composicional granulométrica se realizó según Folk (1954).
El análisis mineralógico de las fracciones arena muy fina (0,062-0,125mm) y arcilla (<4 μm) se efectuó por microscopía petrográfica y rayos X respectivamente. La composición mineralógica de las fracciones arena fina a muy gruesa se inspeccionó bajo lupa binocular. La identificación de las especies de argilominerales presentes en muestras de los horizontes superiores de cada unidad pedológica, se realizó sobre preparados orientados naturales, glicolados y calcinados. El análisis semicuantitativo de las especies de argilominerales presentes en cada muestra, se efectuó mediante el método de Pierce y Siegel (1969); en todos los casos se emplearon las reflexiones de las muestras glicoladas.

RESULTADOS

Paleosuelos y rasgos pedológicos

A partir del reconocimiento de secuencias de horizontes pedológicos y sus respectivas continuidades laterales se diferenciaron cinco unidades pedológicas (pedological units, Pu) identificadas informalmente con números arábigos crecientes (Pu1, Pu2, Pu3, Pu4, Pu5) de techo a base de la sección analizada (Fig. 2 A).

Figura 2. A) Panorámica de la sección analizada en la localidad Gorina. (Pu1, Pu2, Pu3, Pu4, Pu5) unidades pedológicas B) contacto entre las unidades Pu1(horizonte Ck2)/Pu2 (horizonte Btk1). Ck2 exhibe estructura masiva a bloques irregulares. Btk1 presenta estructura en bloques irregulares. (n) nódulo calcáreo. C) contacto entre las unidades Pu4 (horizonte Ck2)/ Pu5 (horizonte Bt). Ck2 exhibe estructura masiva y Bt, en bloques .
Figure 2. A) Panoramic view of the studied section at Gorina locality. (Pu1, Pu2, Pu3, Pu4, P5) pedological units. B) Pu1(Ck2 horizon)/Pu2 (Btk horizon) boundary. Ck2 shows massive to blocky structure; Btk1 exhibits an irregular blocky structure. (n) calcareous nodule. C) Pu4 (Ck2 horizon)/ Pu5 (Bt horizon) boundary. Ck2 is massive and the Bt shows an irregular and small blocky structure.

En las exposiciones de campo el límite superior de Pu5 es una superficie horizontal, abrupta (Fig. 2C), con incisiones en artesa reconocidas lateralmente. Hay redistribución y reconcentración de calcáreo en los horizontes inferiores y recubrimientos de arcilla en los agregados del horizonte superior Btb. El límite superior de Pu4 es una superficie horizontal, transicional. Se compone de horizontes pedológicos A, B (Bt y Btk), C y horizontes de transición (BC). La sección inferior presenta cierto bandeamiento en bancos endurecidos que gradan hacia la base a un horizonte más friable con estructuras de estratificación horizontal discontinua difusa. El límite superior de Pu3 se definió en el techo de un horizonte Btkg que forma un banco protuberante; este horizonte se caracteriza por la presencia de fracturas horizontales discontinuas y acumulaciones calcáreas alargadas horizontalmente. La unidad Pu2 está limitada por una superficie abrupta, ligeramente irregular lateralmente. En escala de campo, Pu2 y Pu3 se han descripto desde el punto de vista pedológico como la superposición de horizontes Bt cuyas variaciones morfológicas están vinculadas con las abundancias relativas de los rasgos redoximórficos (nódulos ferromanganíferos, moteados) y las acumulaciones calcáreas. Pu1 es el suelo actual compuesto por un horizonte superficial A que sobreyace a un potente horizonte Bt que grada a través de un horizonte de transición a horizontes C con acumulaciones calcáreas (Fig. 2B). En la sección más inferior del horizonte basal aparecen lentes con estratificación horizontal.
A continuación sintetizamos los principales resultados del análisis micromorfológico objeto de otra contribución (Zárate et al., 2000).
La pila sedimentaria ha sido modificada por pedogénesis en grado variable a lo largo de todo su espesor. Cuando las evidencias macromorfológicas y micromorfológicas se evaluaron conjuntamente, sólo dos de las cinco unidades pedológicas diferenciadas en el campo, Pu5 y Pu1 (suelo actual) fueron consideradas como entidades claramente definidas. El conjunto compuesto por las unidades Pu4, Pu3 y Pu2 fue interpretado, a partir del análisis micromorfológico como un pedocomplejo (pedocomplex) en el sentido de Bronger y Heinkele (1989). Así, los rasgos pedológicos (excrementos, recubrimientos carbonáticos, recubrimientos de arcilla iluvial) aparecen a lo largo del espesor de este intervalo sin exhibir interrupciones obvias o patrones que pudiesen avalar la separación de estas tres unidades pedológicas reconocidas en el campo. En el caso de las fábricas de excrementos, reflejo de los procesos de bioturbación de la fauna, no se restringen al horizonte A actual, sino que están presentes a través de todo el espesor de la sección analizada y aparecen tanto en los horizontes C y BC como Bt diferenciados en el campo. Ello sugiere que los procesos de bioturbación fueron activos mientras se producía la acreción sedimentaria y la consecuente elevación paulatina de la superficie topográfica, lo que resultaría en la transformación de horizontes A en horizontes B y C.
Por otro lado, las relaciones microestratigráficas entre agregados de excrementos rodeados por recubrimientos de arcilla (Fig. 3A), carbonato superpuesto a estos recubrimientos de arcilla o rasgos de bioturbación posteriores a la formación de recubrimientos de arcilla, son evidencias de un desarrollo pedosedimentario complejo, con superposición de procesos y la formación de suelos soldados (welded soils).

Figura 3. Rasgos micromorfológicos seleccionados. A) recubrimientos de arcilla (ar) posteriores a la fábrica de excrementos (exc), horizonte Bt, Pu4; nicoles cruzados B) recubrimiento de arcilla (ar) alrededor de un canal (ca) cortando la matriz que contiene agregados transportados (at). Horizonte Ck2, Pu4. Sin analizador.
Figure 3. Selected micromorphological features. A) clay coatings (ar) postdating excremental fabric (exc), Bt horizon, Pu4; cross polarised light. B) clay coating (ar) around a channel (ca) cutting through groundmass containing transported aggregates (at), plane polarised light.

Composición Granulométrica

En la sección de Gorina la clasificación granulométrica de los materiales ha puesto de manifiesto la existencia de tres tipos que definen a las facies texturales: fangosa, limosa y limo arenosa (fina y gruesa, Tabla 2 y Figs. 4 y 5) .

Tabla 2. Características granulométricas de las facies texturales reconocidas.
Table 2. Grain-size characteristics of the textural facies.

Figura 4. Sucesión sedimentaria esquemática de la localidad Gorina.
Figure 4. Schematic sedimentary succesion at Gorina locality.

Figura 5. Distribución granulométrica en las diferentes facies texturales. Referencias: Histogramas seleccionados. Amg: arena muy gruesa; Ag: arena gruesa; Am: arena media; Af: arena fina; Amf: arena muy fina, Lg: limo grueso; Lm: limo medio, Lf: limo fino; Lmf: limo muy fino; Arg: arcilla gruesa (4μm-2μm); Arf-Col.: arcilla fina más coloides (<2 μm).
Figure 5. Grain-size distribution of the textural facies. References: Selected Histograms. Amg: very coarse sand; Ag: coarse sand; Am: medium sand; Af: fine sand; Amf: very fine sand; Lg: coarse silt; Lm: medium silt; Lf: fine silt; Lmf: very fine silt; Arg: coarse clay (4 μm-2 μm); Arf-Col: fine clay plus colloids (<2 μm).

Las características más destacables de las distribuciones granulométricas, en las diferentes facies, han sido el carácter unimodal y, excepto las correspondientes a la limo arenosa gruesa, la definición poco marcada de la moda y su posición en el intervalo limo grueso a limo medio. Se destaca, además, la asimetría positiva y tendencia a la platidad que poseen las distribuciones.
En la fracción arena de algunos limos arenosos finos (Pu4 y Pu5) de estas unidades, se ha observado con lupa binocular la existencia de individuos (30% a 40%) que no se habrían dispersado correctamente, por lo que estos materiales poseerían texturas algo más finas (limosas?).
La textura de Pu5, de unos 2 m de espesor, es relativamente homogénea y corresponde a facies limo arenosas finas en los 1,2 m superiores. La variación de los coeficientes estadísticos Mz y Md (Fig. 6) muestran una disminución del tamaño de partícula hacia el techo en coincidencia con la presencia, en esta parte de la unidad, de un horizonte Btb.
La unidad Pu4, con un espesor de cerca de 2,5 m, está compuesta por facies de limo arenoso (fino y grueso) e incluye los niveles más gruesos de toda la sucesión. El diagrama de variación Mz-Md, (Fig.6) evidencia una sucesión granodecreciente de base a techo. En la base de esta unidad se han reconocido en escala micromorfológica la presencia de agregados pedológicos correspondientes a la unidad Pu5 infrayacente (Fig. 3B), mientras el análisis mecánico revela un aumento porcentual de la fracción arena media. El horizonte Btb presenta menos arcilla y duplica el contenido de arena en relación con el suprayacente horizonte Ab, que manifiesta una clara diferencia textural, pasando a texturas más finas que predominan hasta el techo de toda la sucesión. Por otro lado, hay una disminución gradual del tamaño de partículas desde la base (Ckb) hasta el horizonte Btb.

Figura 6. Valores de media (Mz) y mediana (Md) y su variación con la profundidad. Referencias: en ordenadas valores en unidades phi, en abscisas horizontes pedológicos.
Figure 6. Depth function of Mean (Mz) and Median (Md). References: phi units in y-axis; pedological horizons in x-axis.

Las unidades Pu2 y Pu3, de unos 5 metros de espesor conjunto, son semejantes y homogéneas texturalmente; corresponden a facies alternantes de limo y fango claramente reflejadas en las variaciones de Mz y Md (Fig.6). Los materiales de estas facies han presentado una relación limo:arcilla muy semejante, de manera que al ubicarlos en el triángulo de composición granulométrica se encuentran en sectores muy cercanos al límite que separa los campos de limo y fango respectivamente.
La unidad pedológica Pu1, de unos 2,5 m de espesor, comprende las facies texturales limosa y fangosa en una secuencia granodecreciente. Las variaciones porcentuales de las fracciones granulométricas expresadas por su valor de media y mediana (Mz-Md, Fig. 6) muestra los valores más finos en los horizontes iluviales.
Las relaciones g/f 31μm y g/f 15 μm exhiben una tendencia comparable en función de la profundidad. Los valores de ambas disminuyen notablemente desde la parte más superior de Pu4 hacia el techo de la sucesión. Sin embargo, de las dos relaciones, g/f 15 μm se muestra más sensible a las variaciones de tamaño de grano, ya que las distribuciones granulométricas analizadas a lo largo del perfil, presentan las mayores diferencias en la frecuencia en peso con que aparecen sus fracciones más finas (<15 μm, Fig. 7).

Figura 7. Valores de la relación grueso/fino ((g/f 30μm and g/f 15μm) y su variación con la profundidad. Referencias: en ordenadas valor de la relación, en abscisas horizontes pedológicos.
Figure 7. Depth function of the coarse/fine relations (c/f 30μm and c/f 15μm). References: ratios in y-axis; pedological horizons in x-axis.

Los resultados granulométricos son comparables con los obtenidos por González Bonorino (1965) en el área de la ciudad de Buenos Aires y a los reportados por Teruggi e Imbellone (1987) en la cantera de Hernández a dos kilómetros de Gorina. La similitud es evidente en cuanto al tipo de distribución de tamaños, ubicación de la fracción modal y en la distribución vertical de las facies texturales, con dominancia de las texturas más gruesas en los niveles estratigráficos inferiores de la sucesión (Pu4- Pu5). Así, las facies texturales fangosa, limosa y limo arenosa de Gorina se corresponderían con las variedades sedimentarias arcillas limosas, limos arcillosos y limos arenosos de González Bonorino (1965).

Composición Mineralógica

Mineralogía de la fracción arena. Las fracciones arena fina a muy gruesa son sumamente escasas (<1%) y contienen principalmente minerales epigénicos como óxidos de hierro y manganeso en concreciones, acompañados en algunas ocasiones por escasa cantidad de granos de cuarzo redondeados, generalmente teñido por óxidos de hierro, feldespato potásico, plagioclasas y calcedonia. La ausencia de nódulos calcáreos se debe indudablemente al ataque con ácido.
La composición mineralógica de la fracción arena muy fina fue determinada en forma cualitativa. Las especies translúcidas livianas reconocidas han sido cuarzo, clastos líticos, plagioclasas, feldespatos potásicos y vidrio volcánico, cuyas principales características se indican en la Tabla 3. La sílice orgánica se presenta en silicofitolitos. Por su parte, los minerales pesados identificados, presentes en menos de un 2 % de la fracción, han sido principalmente, los opacos, hematita y magnetita y translúcidos como anfíboles, piroxenos, micas, zircón, granate y epidoto (Tabla 3) .

Tabla 3. Mineralogía de la fracción arena muy fina.
Table 3. Mineralogy of the very fine sand fraction.

Si bien no se ha efectuado la cuantificación de los componentes mineralógicos se ha observado que no hay grandes variaciones composicionales a lo largo de la columna. El par plagioclasa-cuarzo (en relación 1:1 a 2:1) y los líticos, son los componentes minerales de la fracción arena muy fina más abundantes en toda la sucesión. Sólo el vidrio volcánico exhibe un aumento en su frecuencia relativa que llega a superar en abundancia a las demás especies en dos niveles, que corresponden a la sección basal de Pu1 (1,70 a 2,30 m) y secciones basal e intermedia de Pu4 (8 a 10 m). Coincidentemente, González Bonorino (1965), Teruggi e Imbellone (1986) y Tonni et al. (1999) no observan variaciones composicionales marcadas en su sección del pampeano superior- medio, excepto, como en nuestro caso, el aumento de vidrio volcánico en niveles específicos.

Argilominerales. En la fracción arcilla se han reconocido esmectita, illita, y caolinita. En todas las muestras se ha identificado además la presencia de interestratificaciones illita -esmectita.
La illita predomina en los horizontes analizados de Pu1, Pu4 y Pu5. El contenido de esmectita más interestratificados illita-esmectita (10-14M) aparece como más abundante en el correspondiente a Pu2, en tanto en el horizonte seleccionado de Pu3 la illita y esmectita- interestratificaciones 10- 14M muestran cantidades que se aproximan a una relación 1:1 (Tabla 4). El contenido de caolinita se mantiene escaso y relativamente constante en todos los horizontes pedológicos.

Tabla 4. Argilominerales de las unidades pedológicas.
Table 4. Clay minerals of the pedological units.

Los argilominerales, illita y esmectitas, se destacan por su baja cristalinidad. Esta característica se hace más notoria en las muestras procedentes de Pu3, Pu4 y Pu5.
La mineralogía de las arcillas en la cantera Gorina, refleja iguales características composicionales que las halladas por González Bonorino (1965) en el área suburbana sur, esto es en su "sección superior" de naturaleza illítica y en la cual reconoce (localidad de Almirante Brown) la intercalación de algunos niveles ricos en montmorillonita con bajo grado de cristalinidad. Teruggi e Imbellone (1986) si bien encuentran igual asociación y características mineralógicas en la Cantera Hernández, señalan el predominio de esmectitas sobre illita.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Aporte Sedimentarios y Unidades Pedológicas

Los depósitos finos que componen la sucesión Gorina se corresponden con los tipos litológicos loess arcilloso y loess limo arenoso definidos para la región por González Bonorino (1965). En este sentido y teniendo en cuenta la reorganización pedogenética que presentan estos materiales, deberían adscribirse al tipo litológico loess meteorizado (weathered loess) definido por Pye (1987).
Debe mencionarse asimismo, la presencia de loess retrabajado en algunos niveles localizados del perfil.
La acumulación de los materiales de la Pu5 se relacionaría con un aporte constante de polvo eólico de granulometría media característica de un loess típico (cf. Pye, 1987). La presencia de un paleosuelo con secuencia de horizontes iluviales y de transición señala un hiatus depositacional significativo. Además, la existencia de canales excavados sobre el techo de esta unidad, observados en secciones laterales contiguas, así como la presencia de agregados pedológicos de Pu5 incorporados en la base de la unidad suprayacente (Pu4), permiten inferir un proceso erosivo que truncó la superficie original del suelo. En consecuencia, el límite superior de Pu5 representaría un hiatus depositacional seguido de un hiatus erosivo.
La acreción sedimentaria de Pu4 se habría producido por depositación de polvo eólico de granulometría correspondiente a la de un loess arenoso ( cf. Pye, 1987) en las secciones inferior - media y de polvo eólico de tamaño menor, loess típico, en el horizonte Ab.
El paquete sedimentario representado por Pu2
y Pu3 sería el resultado de un proceso de sedimentación con continuidad en las condiciones del aporte entre ambas unidades. Así, se habría acumulado un polvo eólico de granulometría media correspondiente a un loess arcilloso (cf. Pye, 1987).
En el paquete Pu2-Pu3, así como en la infrayacente unidad Pu4, no se reconocen evidencias de hiatus depositacionales significativos que hayan dejado un registro identificable en escala de campo o en cortes micromorfológicos. Ello, junto a la relativa homogeneidad en la distribución de los rasgos pedológicos en escala micromorfológica en todo el espesor, permiten inferir una relativa continuidad en el proceso de formación de suelos con cambios en la granulometría del material (variaciones de aporte) acumulados desde la base de Pu4 hacia Pu3-Pu2.
Pu1 sería producto de la acumulación de polvo eólico de granulometría media limo fino correspondiente con un loess arcilloso. Esta acumulación fue precedida por un episodio erosivo.
El loess típico y el loess arenoso de la sección inferior, se relacionarían principalmente con un aporte eólico relativamente cercano, movilizado en suspensiones de corto término (short-term suspension). En tanto, el loess arcilloso depositado en el tercio superior de la sucesión Gorina, podría representar la acumulación en el área de polvo eólico de procedencia media a distal movilizado en suspensiones de largo término (long-term suspension) o de suspensiones de corto término desplazadas a gran altura provenientes de la deflación de materiales de granulometría fina en áreas proximales.
El patrón de variación granulométrica en las unidades Pu5, y Pu1 con disminución gradual del valor de Md (granulometrías más gruesas hacia la base de cada uno), es coincidente con la esperable para un depósito modificado por el proceso de formación de suelos con los máximos de material fino (plasma) en los horizontes Btb de cada unidad.

Litología del área de aporte

La composición mineralógica de la fracción arena señala un aporte mixto, si bien se aprecia el predominio de algunos componentes de naturaleza granítico-metamórfico, provenientes de basamento cristalino o de materiales formados a expensas de éste. Así, la presencia de cuarzo deformado, granos de cuarzo policristalino alargados con contactos suturales, feldespato deformado o con extinción anómala, hornblenda verde azulada clara, fragmentos líticos de cuarzo microcristalino con bordes ameboidales y muy frecuente granate indicarían procedencia a partir de rocas metamórficas (regionales de alto grado y dinamotérmicas). En tanto, el epidoto, muy frecuente, podría proceder de granitoides y/o anfibolitas. Por su parte, el microclino, las micas, el cuarzo y algunos anfíboles procederían de rocas graníticas. A ello se sumaría un aporte volcánico o volcaniclástico basáltico (líticos volcánicos, plagioclasa intermedias a básicas, anfibol como lamprobolita y abundante piroxeno como augita). Por último, la presencia de vidrio volcánico fresco aunque escaso, salvo en dos niveles de la sucesión, estarían indicando aportes piroclásticos distales a partir de lluvias directas de ceniza volcánica .
Consecuentemente, la mineralogía predominantemente
granítico-metamórfica de la arena muy fina permitiría vincular al material eólico con una fuente de aporte relacionada con los afloramientos de basamento cristalino del Uruguay, la Cuenca del Paraná y/o Sierras Pampeanas. Conjuntamente se habrían sumado a las acumulaciones eólicas, depósitos de caída piroclásticos distales (tefra: ceniza muy fina). La abundancia relativa de trizas vítreas en dos niveles de la sucesión indicaría que este aporte fue realmente importante en dos ocasiones. No se descarta que parte de la incorporación de material de naturaleza volcaniclástica o piroclástica se haya efectuado a partir de materiales secundarios por resuspensión eólica. Cabe señalar que en la vecina Cantera Hernández, Tonni et al. (1999) atribuyen un origen exclusivamente volcánico piroclástico a la asociación mineralógica allí descripta.
González Bonorino (1965) encuentra una composición mineralógica semejante a la de Gorina en los materiales de su zona I, que interpreta como procedentes tanto de la región periférica pampeana a través de la denudación de rocas volcánicas y volcaniclásticas norpatagónicas como del basamento cristalino de Sierras Pampeanas y de erupciones cordilleranas. Para el Noreste de la provincia de Buenos Aires, Morrás (1999) señala que los materiales parentales de los suelos actuales, correlacionables con Pu1, presentan diferencias geoquímicas que reflejan diferencias sedimentológicas. Esto sería resultado de la heterogeneidad en las áreas de procedencia que refiere a la región andina, las Sierras Pampeanas y la cuenca del Paraná, estas dos últimas aportando material de basamento cristalino. Por su parte, las características composicionales de los argilominerales, su bajo grado de cristalinidad y la presencia del complejo de interestratificados, no permiten hasta el momento vincularlas con el factor procedencia y/o con procesos de neoformación. González Bonorino (1965) relacionó la presencia de illita de baja cristalinidad, especialmente en el sector superior de los sedimentos pampeanos, y de interestratificados illita-montmorillonita, con la procedencia del material sedimentario. En tanto, Camilión (1990) ha sugerido la neoformación de arcilla en los horizontes Bt de algunos paleosuelos reconocidos en el loess pampeano.

Balance sedimentación-pedogénesis-erosión

La pila sedimentaria sería el producto de la acreción de polvo eólico, predominantemente fino, sobre una superficie topográfica en la que la actividad biológica produjo la bioturbación de los materiales (fábrica de excrementos) a medida que se acumulaban y por lo tanto con desarrollo de suelo permanente. El entrampamiento de las partículas en la cubierta vegetal del suelo habría impedido la resuspensión o movilización del material eólico.
En tanto, la superposición de rasgos pedológicos que originan perfiles de paleosuelos soldados, señalaría que la acumulación de polvo eólico se mantuvo en general por debajo de las tasas de formación de suelos. En este sentido, Teruggi e Imbellone (1987) atribuyen la poligénesis de los paleosuelos al reducido espesor de los mantos eólicos depositados.
Asimismo, la presencia de dos unidades pedológicas bien definidas (Pu5 y Pu1), sugieren la existencia de intervalos durante los cuales la tasa de acumulación fue sensiblemente menor a la tasa de pedogénesis y por lo tanto hiatus depositacionales significativos. No es posible estimar el tiempo de desarrollo involucrado en la formación de Pu5. En el caso de Pu1, el suelo actual, su formación podría abarcar el lapso del Holoceno (10000 años) si se lo compara con algunos suelos actuales del sur de la provincia de Buenos Aires desarrollados sobre materiales parentales correlacionables estratigráficamente (Zárate y Blasi, 1993).
El intervalo representado por Pu2, Pu3 y Pu4, correspondería a un proceso de sedimentación sin pausas depositacionales o episodios erosivos importantes o al menos que hayan dejado un registro evidente en la sucesión a juzgar por la distribución vertical de los rasgos pedológicos a escala micromorfológica (Zárate et al., 2000). Los análisis texturales sugieren un progresivo cambio en las condiciones del aporte durante la acumulación de Pu4 reflejado en texturas cada vez más finas que se hacen dominantes a partir del horizonte Ab de esta unidad y continuidad en el proceso de sedimentación. Estas texturas pelíticas habrían ejercido un control sedimentológico significativo en la evolución del complejo de horizontes Bt superpuestos de las unidades Pu3 y Pu2 reconocidos macromorfológicamente. Por su parte, los límites definidos en el campo entre estas unidades y Pu4 (límite Pu4-Pu3; límite Pu3-Pu2) no constituirían intervalos acotados de formación de suelos y por lo tanto no indicarían superficies topográficas de importancia estratigráfica.
En lo que respecta a los procesos erosivos, durante la formación de la sucesión pedosedimentaria de Gorina se registraron dos episodios de truncamiento. El primero interrumpió el intervalo de pedogénesis dominante que generó el paleosuelo de Pu5. Con posterioridad a este episodio erosivo se inicia la acumulación de sedimentos y formación del complejo de paleosuelos de Pu4, Pu3 y Pu2. La duración de este intervalo de inestabilidad geomorfológica, que llevó al truncamiento del perfil de Pu5, se desconoce, así como el espesor de registro estratigráfico erosionado. Dado que Pu5 se inicia con un horizonte iluvial Bt es factible suponer que al menos la parte más superior del perfil fue eliminada. En este sentido, se destaca que estratigráficamente el hiatus erosivo, se ubica en el límite de la reversión magnética Brunhes-Matuyama (Bidegain, 1998). De tal manera, al indicar discontinuidad en el registro sedimentario, abre interrogantes en cuanto a la edad paleomagnética asignada. No sería posible afirmar que ese contacto corresponda a la reversión Brunhes-Matuyama (0.780 Ma).
El segundo episodio erosivo, de duración desconocida, precedió la acumulación del loess arcilloso de Pu1. De acuerdo con la interpretación estratigráfica propuesta por Bidegain (1998), indicaría la base del último ciclo eólico del Pleistoceno tardío (ca 40 ka, Formación La Postrera).
En ambos casos, resta establecer las características del o los tipos de procesos erosivos que actuaron en dichas superficies. La existencia de estructuras sedimentarias de corriente observadas en el campo, sugiere la intervención del agua, quizás en forma de lavado de pendientes.

Agradecimientos. Este trabajo fue financiado por la Leverhulme Trust otorgado a uno de los autores (RAK). Liliana Mormeneo realizó los análisis granulométricos de laboratorio y Jorge Maggi efectuó la difracción de rayos X. Los autores agradecen especialmente la colaboración brindada por Alejandro Ribot en los análisis mineralógicos. Nuestros agradecimientos son extensivos a Viviana Martínez por la elaboración del mapa de ubicación. Asimismo, los autores desean expresar su reconocimiento a evaluadores del trabajo (Héctor Morrás, Eduardo Piovano y un revisor anónimo) por las sugerencias y comentarios aportados. Finalmente, nuestro agradecimiento al Comité Organizador de la VIII Reunión Argentina de Sedimentología por la invitación efectuada para publicar el trabajo.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Ameghino, F., 1881. La Antigüedad del Hombre en el Plata. La Cultura Argentina. (Parte Primera, 346 pp.; Segunda Parte, 308 pp.) Buenos Aires.         [ Links ]

2. Bidegain, J.C, R.R. Iasi, R.H. Pérez y R. Pavlicevic, 1995. Correlación de parámetros magnéticos con la concentración de óxido ferroso en sedimentos cuaternarios de la localidad de Hernández, La Plata, Provincia de Buenos Aires. IV Jornadas Geológicas y Geofísicas Bonaerenses, Actas I: 177-185. Junín        [ Links ]

3. Bidegain, J.C., 1998. New Evidence of the Brunhes/Matuyama polarity boundary in the Hernández-Gorina quarries, northwest of the city of La Plata, Buenos Aires Province, Argentina. Quaternary of South America and Antarctic Peninsula 11, 207-228.         [ Links ]

4. Bronger, A y Th. Heinkele, 1989. Micromorphology and genesis of paleosols in the Luochuan Loess section, Choina: Pedostratigraphic and environmental implications. Geoderma 45:123-143.         [ Links ]

5. Camilion, M.C, 1990. Clay mineralogy of pampean loessic sediments: a review. Simposio Internacional sobre Loess. Características, cronología y significado paleoclimático del loess. Acta: 37-42. Mar del Plata.         [ Links ]

6. Galenhouse, J., 1971. Sedimentation analysis. In Carver, R. (Ed.), Procedures in sedimentary petrology: 65-94. Wiley- Interscience, New York.         [ Links ]

7. Chlachula, J., N. Rutter, y M.E. Evans, 1997. A late Quaternary loess-paleosol record at Kurtak, southern Siberia. Canadian Journal of Earth Science 34: 679-686.         [ Links ]

8. Frenguelli, J., 1955. Loess y Limos Pampeanos. Ministerio de Educación Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Serie Técnica y Didáctica 7.(88pp). La Plata.         [ Links ]

9. Folk, R., 1954. The distinction between grain size and mineral composition in sedimentary rock nomenclature. Journal of.Geology 62 (344-359)        [ Links ]

10. Folk, R. y W. Ward, 1957. Brazos River bar. Journal of Sedimentary Petrology 27(1): 3-27        [ Links ]

11. Gonzalez Bonorino, F., 1965. Mineralogía de las fracciones arcilla y limo del Pampeano en el área de la ciudad de Buenos Aires y su significado estratigráfico y sedimentológico. Revista Asociación Geológica Argentina XX: 67-148.         [ Links ]

12. Morrás, H., 1999. Geochemical differentiation of Quaternary sediments from the Pampean region based on soil phosphorus contents as detected in the early 20 th century. Quaternary International 62:57-67.         [ Links ]

13. Orgeira, M.J., A. M. Walther, C. A. Vasquez, I. Di Tomasso, S. Alonso, G. Sherwood, Y. Hu y J.F.A. Vilas. 1998. Mineral magnetic record of paleoclimatic variation in loess and paleosol from the Buenos Aires formation (Buenos Aires, Argentina). Journal of South American Earth Sciences 11( 6):561-570.         [ Links ]

14. Pierce, J. y F. Siegel , 1969. Quantification in clay mineral studies of sediments rocks. Journal of Sedimentary Petrology 41 (1): 187-193.         [ Links ]

15. Pye, K. 1987. Aeolian dust and dust deposits . Academic Press, 334p. London.         [ Links ]

16. Riggi, J.C., F, Fidalgo, O, Martínez y N. Porro, 1986. Geología de los "Sedimentos Pampeanos" en el partido de la Plata. Revista de la Asociación Geológica Argentina XLIV: 316- 333.         [ Links ]

17. Rutter, N. , D. Zhongli, M.E. Evans, y L. Tungsheng, 1991. Baoji-type pedostratigraphic section, loess plateau, North- Central China, Quaternary Science Reviews 10:1-22.         [ Links ]

18. Teruggi, M.E. y P.A. Imbellone, 1987. Paleosuelos loéssicos superpuestos en el Pleistoceno superior-Holoceno de la región de la Plata. Provincia de Buenos Aires, Argentina. Ciencia del Suelo V (2):175-188        [ Links ]

19. Tonni, E. P., P. Nabel, A. L. Cione, M. Etchichury, R. Tófalo, G. Scillato Yané, J. San Cristóbal, A. Carlini y D. Vargas, 1999. The Ensenada and Buenos Aires formations (Pleistocene) in a quarry near La Plata, Argentina. Journal of South American Earth Sciences 12:273-291        [ Links ]

20. Zárate, M.A. y A.M. Blasi, 1993. Late Pleistocene-Holocene eolian deposits of the southern Buenos Aires province, Argentina: a preliminary model. Quaternary International 17:15-20        [ Links ]

21. Zárate, M.A., R.A. Kemp y A.M. Blasi, 2000. Identification and differentiation of Pleistocene palaeosols in the northern Pampas of Buenos Aires, Argentina. Journal of South American Earth Science. Remitido.         [ Links ]