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Revista de la Asociación Argentina de Sedimentología

versión impresa ISSN 1853-6360

Rev. Asoc. Argent. Sedimentol. vol.10 no.2 La Plata ago./dic. 2003

 

ARTÍCULOS

El loess de La Pamoa norte en el bloque de San Guillermo

Daniela M. Kröhling1 y Martin H. Iriondo1

1 CONICET, Facultad de Ing. y Cs. Hídricas (Univ. Nac. del Litoral); CC 217 (3000) Santa Fe.
E-mail: dkrohli@fich1.unl.edu.ar

Recibido: 14 de noviembre de 2003
Aceptado: 17 de diciembre de 2003

Resumen. El bloque de San Guillermo forma una superficie elevada de 17.800 km² en el oeste de la provincia de Santa Fe y el borde noreste de la provincia de Córdoba. Debido a su posición topográfica, durante el Cuaternario estuvo sujeto a sedimentación eólica, sin influencia de sedimentación o erosión fluvial, algo atípico en la Pampa Norte. Está limitado por fallas con rechazos del orden de los 30 metros, y tiene una definida identidad estratigráfica, sedimentológica y geomorfológica que lo diferencia de las áreas vecinas. Una perforación de estudio hasta 102 m de profundidad realizada en la localidad de San Guillermo (en un punto típico del mismo) atravesó 53 metros de loess primario y una unidad limo arcillosa de edad probablemente pleistocena, sedimentados en discordancia sobre la Fm Paraná (arenas y pelitas miocenas). El paquete loéssico está representado por tres formaciones, cuya mineralogía está dominada en forma casi excluyente por tres formas de cuarzo: policristalino, en microaglomerados y monocristalino. El mineral arcilloso dominante es la illita. La fuente de origen de dichos materiales es probablemente un loess antiguo situado al sur. El tamaño de grano dominante es el limo, que representa el 65 % del total. La perforación se realizó con un sistema ad hoc que combina perforación rotativa directa con muestreo por percusión tipo SPT, lo que permitió obtener 15 muestras inalteradas y 91 muestras comunes, aptas también para análisis. Un estudio regional utilizando descripciones de más de 100 pozos anteriores existentes en la región del centro de Santa Fe y este de Córdoba, cubriendo unos 50.000 km², permitió determinar que en el bloque de San Guillermo la columna estratigráfica se mantiene constante y que varía fuera de sus límites por procesos de erosión y sedimentación fluvial.

Palabras clave: Perforación de estudio; Loess; Pleistoceno; Sedimentología; Pampa Norte.

EXTENDED ABSTRACT

The loess of North Pampa in the San Guillermo Elevated Block

An investigation on the regional distribution of loess in the North Pampa resulted in the identification of the San Guillermo Elevated Block. The pivotal work of the project was the drilling of a research borehole at the town of San Guillermo (30°15´ lat.S and 61°50´ long.W), North Pampa. This work is part of the "FLAGS Project" founded by the National Agency of Science Promotion, Argentina.
The borehole (101.50 m depth) comprises the entire Quaternary column of the region and part of Tertiary sedimentary rocks. A total of 91 sediment samples were collected continuously at 1 m depth intervals. 15 oriented undisturbed tube cores were recovered at intervals of 6 m. Also geoelectric and gamma profiles were made.
The borehole revealed 54 m of loess which begins at the surface. A Quaternary paludal unit (between 54 and 60.3 m deep) separates the loess column from a Miocene littoral sedimentary unit (Paraná Formation). The Quaternary section is composed of three primary (not reworked) loess units, and an underlying clayey silt. The upper loess unit is the well known Tezanos Pinto Formation (OIS 2). The other two loessic units are composed of dominant silt (average textural composition: 65% silt), with subordinated clay and scarce fine sand; the segregations of CaCO3 are abundant. Colour varies from 7,5 YR 6/3 (light brown) to 7,5 YR 7/3 (pink). The mineralogic composition of the very fine sand fraction is dominated by three forms of quartz: polycrystalline, forming microagglomerates and monocrystalline quartz. X-ray diffractions of total samples indicate a dominance of quartz, with scarce feldspars and illite. The source of the loessic units is probably an old loess located at the south.
Such a thick aeolian profile of the borehole provides detailed information on the Pampean Eolian System (PES), mainly considering that outcropping loess-paleosols sequences from North Pampa hardly reach 10 m.
The section is representative of a relatively elevated flat area with a surface of 17,800 km² covering the NW of Santa Fe Province and the NE belt of Córdoba Province. That area is limited by fractures and has a marked stratigraphic, sedimentological and geomorphological identity, different to the surrounding region. It is identified here as the San Guillermo Elevated Block, which during the Quaternary underwent only eolian influence, in contrast to the rest of the North Pampa, which was subject mainly to fluvial and alluvial influence of currents arriving from the west and the north. According to the complementary information obtained from more than 100 previous boreholes covering an area of 50,000 km², the stratigraphic column of the San Guillermo Elevated Block is clearly different to the stratigraphic column of the area located to the east. The stratigraphic correlation evidences that the San Guillermo Block is the western limit of the Pliocene- Lower Pleistocene Ituzaingó Fm deposited by the Paraná River.

Key words: Research borehole; Loess; Pleistocene; Sedimentology; North Pampa.

INTRODUCCION

La monotonía de la llanura pampeana no deja de ser una noción algo errónea, inducida por la percepción topográfica poco aguda del ojo humano. Esto resulta potenciado por la formación clásica del geólogo, entrenado desde el primer momento a trabajar en ambiente de montaña. La realidad es que la llanura pampeana incluye una amplia diversidad de áreas y ambientes definibles "técnicamente" desde el punto de vista geológico y ambiental (Iriondo, 1997).

Una experiencia concreta en ese sentido ocurrió al elaborar la columna estratigráfica de la llanura siguiendo las pautas geológicas corrientes. El caso fue que no se formó una columna, sino dos: una para el norte y otra para el sur, de allí que se dividió la región en Pampa Norte y Pampa Sur (Iriondo, 1994). La disponibilidad de imágenes satelitarias en las últimas décadas fue un avance decisivo para el estudio de la llanura, aunque los enfoques clásicos siguen siendo imprescindibles. En este trabajo se exponen los resultados del estudio geológico de un sector importante del área loéssica de Santa Fe, realizado dentro del marco del Proyecto "FLAGS", cuyo objetivo es la modelación numérica de las aguas subterráneas y superficiales de la provincia (proyecto financiado por el Foncyt).

EL BLOQUE DE SAN GUILLERMO

El bloque de San Guillermo es una de las unidades que forman la Pampa Norte. La Pampa Norte fue definida por Iriondo (1994) en base a su notable identidad estratigráfica y geomorfológica durante el Cuaternario, que la diferencian claramente de la Pampa Sur. Durante el Pleistoceno y Holoceno, la Pampa Norte estuvo sometida a la influencia de los grandes ríos del Litoral y de los sistemas menores provenientes de las Sierras Pampeanas, especialmente los ríos Dulce, Tercero y Quinto en ese orden. Sus sedimentos contienen mayores porcentajes de cuarzo y feldespatos potásicos y menor cantidad de productos volcánicos que los de la Pampa Sur. Las columnas estratigráficas son diferentes (Iriondo, 1994). El límite entre ambas sigue aproximadamente la traza del río Salado de Buenos Aires y se prolonga en la misma dirección hacia el noroeste (Fig.1). Varias unidades geomorfológicas fueron citadas en trabajos anteriores sobre la Pampa Norte, en general determinadas por sus características estructurales o sus depósitos aluviales. Iriondo (1987) determinó en la provincia de Santa Fe cinco de estas unidades: Faja de cañadas paralelas, Area elevada occidental, Area de bloques desiguales, Area de paleocauces enterrados y Area arenosa deflacionada. Ferpozzi (1988) mapeó el abanico aluvial del ríoTercero en el sudeste de la provincia de Córdoba. Kröhling (1998) definió varias unidades en la cuenca del río Carcarañá, en el sudeste de Córdoba y centrosur de Santa Fe: Paleocauces de Noetinger, Derrames del río Tercero, Depresión de la cañada de San Antonio, Planicie de Marcos Juárez, Faja fluvial del Carcarañá superior, Paleovalles fluviales de Berabevú, Terrazas fluviales del Carcarañá, Valles fluviales de Villa Eloísa, Paleovalles fluviales de Cañada de Gómez, Planicie Antigua de Bustinza, Paleocauces de Luis Palacios y Faja fluvial del Carcarañá inferior. Kröhling e Iriondo (1999) mapearon el sistema del abanico aluvial del río Segundo y sus unidades geomorfológicas.


Figura 1: Ubicación de la Pampa Norte y la Pampa Sur (tomado de Iriondo, 1994).
Figure 1: Location of North Pampa and South Pampa (taken from Iriondo, 1994).

El bloque de San Guillermo (Fig. 2) es un área alta de la llanura limitada por fracturas y fallas reactivadas por neotectónica. Su mayor parte se halla en la provincia de Santa Fe, con excepción de un sector del noreste de la provincia de Córdoba. Abarca el Area elevada occidental y parte del Area de bloques desiguales del mapa geomorfológico de Iriondo (1987). El bloque fue definido en base al análisis geomorfológico, siguiendo criterios de campo y gabinete (interpretación de imágenes satelitales y análisis de cartas topográficas del IGM). Su superficie constituye una planicie practicamente horizontal con muy leve pendiente general hacia el ENE y sólo localmente está atravesado por algunas cañadas o paleocauces. Cubre un área de unos 17.800 km² y presenta un desnivel típico de 15 a 35 m, con respecto a las unidades vecinas.


Figura 2: Mapa del bloque de San Guillermo en la Pampa Norte
Figure 2: Map of the San Guillermo elevated block in the North Pampa.

El límite oeste del bloque es la falla Tostado-Selva (definida por Pasotti y Castellanos, 1963), del Pleistoceno medio y reactivada en el Holoceno (Iriondo, 1987). Presenta una traza irregular formada por una sucesión de segmentos rectos de 10 a 30 km de longitud, orientación variable y dirección general norte - sur. La falla aparece algo al norte de la localidad de Tostado y aumenta su desnivel y altura hacia el sur, hasta terminar bruscamente sobre la margen norte del río Carcarañá, a 420 km de distancia. Forma una escarpa de pendiente constante y superficie regular afectada por erosión hídrica (Passotti y Castellanos, 1963). El bloque oriental (San Guillermo) está elevado 20-39 m con respecto a la depresión de Mar Chiquita, constituyendo actualmente el borde este de la laguna Mar Chiquita (Borde de los Altos). En la mitad del bloque (al oeste de Altos de Chipión), la escarpa es visible en el campo con un desnivel de 32 m y 10,7 ‰ de gradiente. El desnivel entre el bloque de San Guillermo y la fosa tectónica de la Cañada de San Antonio aumenta hacia el sur (con 10-15 m y 3-5 ‰ de pendiente en el sector Landeta - Piamonte; en Bouquet, con desnivel de 29 m y 6,4 % de gradiente; en el sector Montes de Oca - Tortugas, con 40-45 m de desnivel y gradientes entre 6 y 8 %; Passotti y Castellanos, 1963).

El límite oriental del bloque de San Guillermo, por el contrario es complejo; en el sector sur está repre sentado por la escarpa de la falla El Trébol (definida por Pasotti y Castellanos, 1963; Kröhling, 1998), de 3 a 8 km de ancho, 4-7 ‰ de gradiente y 15-30 m de desnivel, aumentando localmente a 38 m por erosión retrocedente en las cabeceras de arroyos locales. En su parte central, el límite este del bloque de San Guillermo está representado por un resalto topográfico estructural también modificado por erosión retrocedente, poco visible en el terreno pero bien expresado en cartas topográficas e imágenes satelitarias. En este trabajo se lo define como falla Rafaela, aunque previamente fue referida por Iriondo (1987) como una fractura de segundo orden. Está formada por dos segmentos mayores de rumbo NNE-SSO y de 45 km de longitud individual. El mayor desnivel topográfico entre el bloque de San Guillermo y el área ubicada al este de la falla se registra en el área de Rafaela, alcanzando valores de 30 a 37,5 m y expresado por un talud de 0,4 % de gradiente, con disminución en desnivel y gradiente hacia el norte (22,5-25 m; 0,2 %). El segmento de la falla al sur de Rafaela vincula una depresión tectónica menor del bloque de San Guillermo con el área baja ubicada al este de la falla; siendo el desnivel entre ambos de 12 a 16 m (0,20 a 0,30 % de pendiente).

El sector noreste del bloque de San Guillermo está limitado por fracturas y fallas de distinta orientación, en su mayor parte de rumbo NO-SE. En el segmento entre Va. Trinidad y Arrufó, el desnivel entre el bloque y el área situada al este varía entre 2,5 y 3,75 m; en el segmento entre Morteros y Palacios, el desnivel se reduce a 1,25 m. Esta fractura se vincula con la Falla Rafaela a través de una fractura de rumbo E-O, denominada Fractura Sunchales por Iriondo (1987). Esta controla la cañada homónima, con desniveles cercanos a los 10 m en el área de Sunchales. Un segmento de la falla Sunchales afecta la falla Tostado-Selva produciendo un desplazamiento horizontal de 5 km en el sector de Altos de Chipión, donde constituye el límite sur de la laguna Mar Chiquita, con 36 m de desplazamiento vertical visible.

El área sur del bloque de San Guillermo comprende el bloque tectónico de Armstrong, definido por Pasotti y Castellanos (1963) y limitado por las fallas Tostado - Selva y El Trébol y por fracturas ortogonales de segundo orden.

LA PERFORACIÓN EN SAN GUILLERMO

Metodología

A fin de obtener información directa sobre el Cuaternario de esta unidad geológica se realizó una perforación exploratoria de 100 m de profundidad en un punto típico del bloque, específicamente en la localidad de San Guillermo (30°15´ lat.S y 61°50´ long.O), en un área con baja densidad relativa de antecedentes de descripciones de perfiles de pozos (Kröhling, 2003).

El diseño de muestreo consistió en la combinación de perforación rotativa directa con mecha de 6" de diámetro a inyección directa y ensayos geotécnicos normalizados tipo SPT. Se utilizó un producto sintético orgánico como lodo de inyección (que se descompone a las 48 hs) a fin de prevenir la contaminación con minerales extraños. Se extrajo una muestra de canaleta por cada metro de avance de la perforación y en cada cambio litológico; a fin de minimizar la mezcla con los niveles superiores se hizo circular la inyección durante 10 minutos previo al muestreo; el muestreo consistió en la recolección de los terrones de sedimento junto a la boca de pozo. Al avanzar en la pila sedimentaria pudo comprobarse que la mezcla de niveles resultó casi inexistente. Además, cada 6 m de avance se realizó una extracción de muestra inalterada con equipo normalizado de SPT. Se registró la velocidad de avance de la herramienta y el número de golpes en cada SPT.

También se marcó la orientación de cada testigo extraído para la posterior realización de ensayos de polaridad magnética.

Finalizada la perforación, se practicó el perfilaje múltiple, usando un equipo marca Geotronica-MH que registra en boca de pozo 4 canales en forma independiente y los envia a una computadora permitiendo la inmediata evaluación de los registros integrados.

La profundidad total perforada fue de 101,5 m, con obtención de 91 muestras de sedimentos y de 15 muestras inalteradas. La extracción de testigos de niveles arenosos y lutíticos profundos no fue totalmente satisfactoria, al haber fallado la obtención de cuatro testigos.

Las muestras fueron secadas a temperatura ambiente y descritas en gabinete a simple vista y bajo lupa binocular. Los testigos se preservaron en tubos de PVC con tapa, hasta la toma de submuestras para la fase analítica.

Descripción estratigráfica del perfil

La perforación atravesó una columna cuaternaria de 60,3 m de potencia, sobreyaciendo una formación marina miocena. El resultado obtenido fue el perfil estratigráfico compuesto por 54 m de loess primario (no retrabajado) que hacia abajo pasa a una unidad formada por limo arcilloso palustre de 6,3 m de espesor, sobreyaciendo a la Fm Paraná (Fig. 3).


Figura 3: Perfil de la perforación en San Guillermo.
Figure 3: Profile of the research borehole at San Guillermo.

El perfil comienza arriba con la clásica secuencia estratigráfica del Cuaternario Superior de la Pampa Norte aflorante en perfiles naturales (Iriondo y Kröhling, 1995; Kröhling, 1998; 1999 a): Formación San Guillermo (Holoceno tardío; Iriondo, 1987), suelo enterrado del Holoceno medio y Formación Tezanos Pinto (Iriondo, 1987). La descripción macroscópica de las muestras de la perforación sugiere la división de la columna loéssica en tres unidades pleistocenas; para la primera de éstas conservamos el nombre de Fm Te-zanos Pinto y denominamos provisoriamente Loess A y Loess B a las dos unidades infrayacentes. La edad de la Fm Tezanos Pinto está comprendida entre 36.000 y 8.500 años antes del Presente (EIO2) en base a numerosas dataciones por termoluminiscencia y radiocarbono (Iriondo y Kröhling, 1996; Kröhling, 1999a). Aun no se han recibido los resultados de las dataciones (OSL y TL) de las nuevas unidades loéssicas; estimamos que las unidades en proceso de datación pertenecen también al Pleistoceno superior debido a su compactación moderada (Fig. 3).

Una unidad limo-arcillosa palustre aparece con identidad bien definida en contacto concordante transicional por debajo del paquete loéssico, (entre 54 m y 60,3 m.b.b.p.). La Fm Paraná (Mioceno medio - tardío), comienza con un importante depósito de arenas cuarzosas amarillentas a grises (entre 60,3 y 75 m.b.b.p.) representando un ambiente de transición. Este apoya sobre un paquete formado por pelitas verdes masivas y ocasionalmente laminadas, con niveles intercalados formados por arenas verdes a amarillentas, en parte calcáreas, que hacia abajo pasan a la típica facies de arcillas grises, verdes y azuladas conteniendo niveles fosilíferos, representativa de un ambiente marino somero.

Descripción sedimentológica de la perforación (profundidades expresadas en metros bajo boca de pozo):

0,0 - 0,6 m.b.b.p. Fm San Guillermo. Limo eólico gris (5YR 5/1), masivo, moderadamente estructurado en prismas muy gruesos, resistentes.

0,6 - 1,1 m.b.b.p. Suelo enterrado del Holoceno medio. Horizonte Bt moderadamente desarrollado formado por limo arcilloso marrón grisáceo oscuro (10YR 4/2) con barnices de arcilla iluvial revistiendo canales y parte de las caras de los agregados; estructurado en prismas medianos y firmes.

1,1 - 22,0 m.b.b.p. Fm Tezanos Pinto. Limo eólico con arcilla subordinada y escasa arena muy fina, de color marrón claro (7,5 YR 6/4). Poroso, friable y masivo. Canalículos rizoides revestidos por segregaciones de óxidos de Fe y Mn. Variable cantidad de segregaciones puntuales de CaCO3 y formando concreciones pulverulentas de tamaños centimétricos. Frecuentes agregados finos de limo marrón.

Entre 3 - 6 m; 9 - 12 m y 15 - 16 m.b.b.p. Lentes pa-lustres intercaladas compuestas por limo arcilloso marrón claro estructurado en agregados finos de consistencia firme. Macroporos finos comunes. Numerosos moldes de raíces recubiertos por óxidos de Fe y/o Mn. Segregaciones comunes de óxidos de Fe-Mn y concreciones de CaCO3 escasas a comunes. Abundante cantidad de agregados finos de limo marrón.

22,0 - 30,5 m.b.b.p. Loess A. Limo eólico grueso con arcilla y arena fina subordinadas, de color rosado (7,5 YR 7/3) a marrón claro (7,5 YR 6/3). Macroporos comunes y canalículos rizoides, con segregaciones de óxidos de Fe y Mn. Escaso CaCO3 secundario formando segregaciones puntuales y concreciones duras. Escasos agregados de limo marrón incluídos en la masa.

Entre 29,0 - 30,0 m.b.b.p. Lente palustre compuesta por arena muy fina a limo grueso arcilloso, de color amarillo rojizo (7,5 YR 6/6). Numerosos moldes finos de raíces, recubiertos por barnices de óxidos de Fe y Mn. Segregaciones de CaCO3 diseminado en la matriz.

30,5 - 54,0 m. Loess B. Limo eólico grueso con arcilla subordinada y escasa arena muy fina, color rosado (7,5 YR 7/3). Segregaciones secundarias comunes de CaCO3 y rizoconcreciones duras. Escasos macroporos finos y moldes de raíces. Escasos nódulos ferromanganíferos.

Entre 42 - 43 m; 46 - 52 m y 53 - 54 m.b.b.p. Limo grueso arcilloso rosado (7,5 YR 7/3), estructurado en agregados finos y firmes. Escasos macroporos finos. Segregaciones escasas a comunes de óxidos de Fe-Mn, algunas formando motas. Agregados comunes de limo arcilloso marrón en forma de bloques incluídos en la masa, con numerosas segregaciones ferruginosas. Niveles calcáreos intercalados y escasas concreciones pulverulentas de CaCO3 y ferromanganíferas.

54,0 - 60,3 m.b.b.p. Unidad limosa palustre, de color marrón amarillento (10 YR 6/4) en los 3 m superiores. Segregaciones escasas a comunes de óxidos de Fe y/o Mn y CaCO3. Escasos nódulos ferríferos y concreciones duras de CaCO3. Contiene concentraciones (1- 3 cm de diámetro) friables de ceniza volcánica alterada, de color oliva (5Y 5/4) . Agregados comunes finos de arcilla de color oliva pálido y menor cantidad de agregados finos de arcilla marrón, ambos revestidos por segregaciones de óxidos de Fe y/o Mn. Escasas segregaciones de CaCO3 secundario y concreciones pulverulentas a duras de CaCO3. Nódulos ferromanganíferos pulverulentos escasos a comunes. En los 3 m inferiores, ceniza volcánica alterada de color oliva pálido (5Y 6/3). Intercalaciones de niveles calcáreos y capas pelíticas rosadas (5YR 7/3), parcialmente recubiertas por películas de óxidos de Mn. Nódulos ferromanganíferos escasos a comunes.

60,3 - 75,0 m.b.b.p. Fm Paraná (facies de transición). Arena cuarzosa muy fina a fina, amarillo pálido (2,5 Y 8/3), moderadamente seleccionada (contiene escasa arena mediana a gruesa y placas micáceas). Escasas concreciones duras de CaCO3 en algunos niveles.

Entre 63,0 y 66,0 m.b.b.p. Estratos formados por arena cuarzosa muy fina a fina bien seleccionada de color amarillo pálido.

Entre 66,0 y 74,0 m.b.b.p. Estratos de arena mal seleccionada de color amarillo claro intercalados con estratos de arena fina a muy gruesa subordinada y escasos clastos silíceos subredondeados de tamaño gránulo a canto rodado fino. Escasas placas micáceas. Segregaciones abundantes de óxido férrico y escasas concreciones férricas duras en los niveles inferiores. En los 2 m inferiores, capas pelíticas y calcáreas intercaladas.

75,0 - 101,5 m.b.b.p. Fm Paraná (facies litoral):

Entre 75,0 y 78,5 m.b.b.p. Limo arcilloso color oliva (5Y 4/4).

Entre 78,5 y 80,0 m.b.b.p. Arena cuarzosa muy fina bien seleccionada de color amarillo claro (2,5 Y 8/3), con escasa arena cuarzosa gruesa a muy gruesa. Abundantes concreciones férricas duras.

Entre 80,0 y 82,0 m.b.b.p Limo grueso arcilloso de color oliva (5Y 4/4) con motas férricas. Capas calcáreas y lutíticas intercaladas.

Entre 82,0 y 87,0 m.b.b.p. Lutita verde grisácea (G1 4/2)

Entre 87,0 y 93,0 m.b.b.p. Paquete lutítico verde grisáceo, con intercalaciones de probable ceniza volcánica alterada de color amarillo claro (5Y 8/2) a oliva claro (5Y 6/3), con segregaciones de óxido férrico y niveles calcáreos.

Entre 93,0 y 101,5 m.b.b.p. Probable ceniza volcánica alterada de color gris verdoso (G1 5/1) conteniendo lentes lutíticas de color marrón. Abundantes cristales de yeso de tamaños milimétricos. Algunos niveles contienen diatomeas.

Análisis geofísicos de la perforación El perfilaje múltiple de pozos permite obtener información complementaria sobre algunas características de la columna sedimentaria perforada. Las sondas de perfilaje empleadas en la perforación se basan en técnicas eléctricas (sonda normal de corto y largo espaciamiento y sonda de potencial espontáneo) y radioactivas (gamma natural). Los registros obtenidos están integrados en la figura 3.

Registros normales.
Los resistivos de corto y largo espaciamiento (0,3 y 1,2 m respectivamente) permitieron determinar la resistividad de las formaciones atravesadas, siendo ésta función de la porosidad de los sedimentos y de la salinidad del agua contenida. Los primeros 50 m del sondeo muestra resistividades bajas, relacionadas con las unidades loéssicas cuaternarias perforadas. Desde los 50 hasta los 53 m.b.b.p. se registró un aumento de las resistividades, indicando la presencia de niveles de mayor permeabilidad debido al aumento de la fracción arena en la unidad loéssica. Las resistividades muestran un marcado incremento entre los 59,5 y los 71 m.b.b.p. en coincidencia con la facies de arenas cuarzosas que coronan la Fm Paraná. A partir de los 71 m.b.b.p. se nota una importante disminución de la resistividad por el predominio de arcilla y el aumento de la salinidad.

Registo gamma natural.

La medición de la radiación gamma natural de los materiales manifiesta un marcado cambio a los 60 m.b.b.p. coincidiendo con el pasaje de sedimentos finos (limos y/o arcillas) a arenas. Esa disminución (cuentas por segundo) a partir de los 60 m.b.b.p se mantiene como un registro uniforme hasta los 72,5 m.b.b.p. Entre los 72,5 y los 78,5 m.b.b.p., manifiesta significativas variaciones indicando la intercalación de niveles pelíticos hacia la base del paquete arenoso y la presencia del estrato limo-arcilloso infrayacente. El registro vuelve a ser uniforme entre los 78,5 y los 80,5 m.b.b.p. (estratos arenosos). Otro notable salto aparece a partir de los 80,5 m.b.b.p., donde comienza un registro típico de sedimentos finos (paquete lutítico de la Fm Paraná).

Registro de potencial espontáneo.

El potencial espontáneo resulta de fuerzas electrocinéticas y electroquímicas que generan una diferencia de potencial natural entre cada punto de la perforación y un punto ubicado en la superficie del terreno. Este registro tiene una correlación directa con el registro gamma natural. La inflexión del registro hacia la derecha entre 60 y 75 m.b.b.p y entre 78,5 y 81 m.b.b.p. representa los paquetes arenosos de la Fm Paraná. El paquete lutítico infrayacente tiene los menores valores del registro a partir de los 81 m.b.b.p.

Perfil de resistencia.

Una indicación aproximada del grado de compactación de los sedimentos atravesados se obtuvo a partir del registro de la resistencia del terreno al avance metro a metro de la sonda (Fig. 3). Los valores obtenidos oscilan entre 10 y 210 segundos por metro de avance (seg/m). Merece citarse la alta resistencia de la Fm San Guillermo (50 seg/m) con respecto a la Fm Tezanos Pinto (entre 20 y 30 seg/m) y el Loess A (alrededor de 10 seg/m). Los valores máximos aparecen en el paquete lutítico de la Fm Paraná. Este indicador resultó particularmente útil en la identificación de los niveles con segregación importante de carbonato de calcio en la columna sedimentaria cuaternaria.

Resultados de laboratorio
Metodología.

El análisis granulométrico de las muestras de la perforación fue practicado aplicando técnicas convencionales, por tamizado para la fracción arena (>63 μm) y por métodos gravitacionales para la fracción fina (limo, arcilla y coloides <63 μm), siguiendo la escala de Wentworth (1922). Previamente las muestras fueron mecánica y químicamente dispersadas. El contenido de CaCO3 de cada muestra de la perforación fue estimado en forma cualitativa (reacción con ClH). El análisis de las especies minerales livianas de la fracción arena muy fina (63 - 125 μm) fue realizado siguiendo la técnica de grano suelto (microscopía). Previamente se liberaron las pátinas de óxidos de hierro sobre la superficie de los granos. El análisis mineralógico sobre muestra total (testigos) fue practicado por difractometría de Rayos X (radiación CuK).

Análisis granulométricos.

La fracción granulométrica dominante del paquete loéssico pleistoceno atravesado en la perforación (Fig. 4) es el limo (4 a 8 f; 63 - 4 μm), con moderada cantidad de arcilla + coloide (< 4 μm; coloide < 0,5 μm) y arena muy fina a fina subordinada (63-250 μm). Parte importante de la fracción arena presente corresponde a granos compuestos por partículas de limo de diferentes tamaños que han resistido los tratamientos de dispersión enérgica previos. Esta particularidad del análisis textural de los sedimentos pampeanos ha sido referida por otros autores (González Bonorino, 1965; Riggi et al., 1986; Teruggi e Imbellone, 1987) y recientemente analizada por Imbellone y Cumba (2003), quienes citan la presencia de "pseudopartículas" resistentes en sedimentos eólicos del Pleistoceno superior del área de La Plata. De acuerdo con estos autores, los materiales con alto tenor de "pseudopartículas" se comportan físicamente según las propiedades de esas unidades granulométricas.


Figura 4: Granulometría de la columna sedimentaria perforada.
Figure 4: Grain-size results of the drilled sedimentary column.

A partir de descripciones macroscópicas del loess aflorante en un perfil del centro-sur de Santa Fe (Fm Tezanos Pinto), Kemp et al. (en prensa) indican la presencia de variables cantidades de agregados subredondeados (< 3 cm de diámetro) inmersos en la masa sedimentaria, que se destacan por su color marrón más oscuro y su mayor dureza. Estos son comunes en el loess (25-50 %) y escasos en los horizontes edáficos desarrollados en esta unidad (0-10 %). Estos autores describen los agregados a partir del análisis micromorfológico de láminas delgadas ("stipple-speckled embedded aggregates") como agregados subredondeados (0,01-10 mm de diámetro), con microestructura masiva a esponjosa y bordes netos a nicoles paralelos. Los bordes de los agregados pasan a ser difusos a nicoles cruzados debido a que se hallan impregnados por precipitados de CaCO3 que se extienden cubriendo parte de la matriz del sedimento, resaltando y fosilizando en parte la forma de los agregados. En el análisis micromorfológico, estos a-gregados son comunes en el loess (< 5 %; Fm Tezanos Pinto y Fm San Guillermo) y muy escasos en el suelo del techo del loess. Según Kemp et al. (en prensa), la evidencia micro y macromorfológica de bioturbación soportaría un origen faunal (excremental) de estos agregados, aunque indican que no se puede establecer un simple y único origen, al referirse a la posible participación de la actividad hídrica.

Los resultados granulométricos obtenidos en este trabajo para la Fm Tezanos Pinto oscilan entre 58,5- 69,2 % de limo, 14,5-28,2 % de arcilla; 3,5-18,2 % de coloide y 1,7-8,8 % de arena muy fina a fina. En general, éstos coinciden con los datos publicados para esta unidad aflorante en perfiles del centro-sur de Santa Fe (Iriondo y Kröhling, 1996; Kröhling, 1999 a y b; Kröhling y Orfeo, 2002) y del noreste de Córdoba (Kröhling e Iriondo; 1999).

El horizonte Bt del suelo desarrollado en el techo de la Fm Tezanos Pinto presenta un incremento en la fracción arcilla + coloide (54,5 %; con 26,3 % de coloide) respecto del contenido de limo (44,4 %), con baja proporción de arena muy fina (1,1 %). El contenido de limo aumenta en el horizonte C (69,6 % de limo), con la fracción arcilla + coloide subordinada (22,1 %; 7 % de coloide) y escasa arena muy fina a fina (8,3 %). La Fm San Guillermo tiene alto contenido de limo (59,7 %), importante participación de la fracción arcilla + coloide (38,8 %; 16 % de coloides) y muy baja cantidad de arena muy fina (1,5 %).

En la unidad designada en este trabajo como Loess A predomina ampliamente el limo (con valores extremos entre 49,8 y 66,2 %), con la fracción arcilla + coloide subordinada (9,6-21,2 %; coloides: de 5,5 a 10,8 %) y escasa arena muy fina a fina (5,5 a 14,2 %), a excepción del marcado incremento obtenido en una de las muestras (con 23,6 % de arena). En el Loess B los resultados son semejantes al Loess A, siendo la fracción limo dominante (entre 60,3 y 70,9 %) sobre la fracción arcilla + coloide (entre 11,6 y 23,5 %; coloides entre 6,8 y 14,8 %), con escasa arena muy fina a fina (1 y 12,9 %).

La formación palustre infrayacente al paquete loéssico es texturalmente comparable a éste (en promedio: 65,5 % de limo; 23 % de arcilla; 9,9 % de coloide y 1,5 % de arena muy fina).

Contenido de CaCO3 secundario. El contenido de CaCO3 libre en la masa sedimentaria en función de la profundidad se presenta en la figura 5. Los valores estimados para el paquete loéssico muestran altos porcentajes de CaCO3 en algunos niveles a partir de la precipitación del carbonato lixiviado de la parte superior del perfil (horizonte C del suelo del suelo enterrado en el techo de la Fm Tezanos Pinto; Loess A; techo y base del Loess B y techo del paquete pelítico de la Fm Paraná). La disminución significativa del CaCO3 en algunos niveles marca zonas de evidente descalcificación.


Figura 5: Contenido de CaCO3 en el perfil.
Figure 5: Content of CaCO3 in the profile.

Análisis mineralógicos.

Fracción modal de arenas. El recuento de granos de arena por microscopía optica indica también un predominio casi excluyente del cuarzo en las tres unidades loéssicas pleistocenas atravesadas (Fig. 6). Se discriminan tres formas diferentes del cuarzo: monocristalino, policristalino y en microaglomerados. Los microaglomerados son granos compuestos por partículas de limo de diferentes tamaños, que a veces engloban fragmentos de carbón u otros restos vegetales y que resisten a los procesos normales de dispersión. Evidentemente, éstos provienen de depósitos similares más antiguos, loess, paleosuelos y sedimentos palustres. Imbellone y Cumba (2003) postulan que la mayor cantidad de "pseudopartículas" en sedimentos del Pleistoceno superior del norte de Buenos Aires se encuentra en los sedimentos de mayor reorganización pedogénico - diagenética; por otra parte, Kemp et al. (en prensa), deducen el origen biogénico de estos agregados presentes en el loess. Iriondo et al. (2000) describen a estos granos como producto de la actividad biológica de larvas y gusanos en ambiente palustre, en las formaciones Puerto Alvear y La Juanita (Pleistoceno inferior del sudoeste de Entre Ríos). Significaría, en todos los casos, un reciclado de sedimentos en gran escala.


Figura 6: Mineralogía de la fracción arena muy fina de las unidades loessicas perforadas.
Figure 6: Mineralogy of the very fine sand fraction of the drilled loessic units.

El cuarzo policristalino corresponde muy probablemente a volcaniclastos desvitrificados, durante o después de la erupción. Los granos que se hallan en este perfil son incoloros, presentan alto redondeamiento y bordes recortados, de relieve alto y con índice de refracción menor al índice del líquido de inmersión (Eugenol). Están completamente cristalizados en un mosaico de pequeños volúmenes soldados entre sí; los contactos entre uno y otro de éstos son bandas difusas irregulares. A nicoles cruzados los cuerpos microcristalinos muestran una estructura en mosaico que dificulta la observación conoscópica; la extinción progresa en forma de barrido en las líneas difusas que separan cada cuerpo submicrocristalino y que no corresponden a suturas bien definidas.

La Fm Tezanos Pinto está compuesta por cuarzo policristalino dominante, con porcentajes importantes de microaglomerados (entre el 15 y el 30 % en la mayor parte de las muestras) y cantidades accesorias de cuarzo monocristalino, vidrio volcánico y feldespatos. Kröhling y Orfeo (2002) indican una alta participación de microaglomerados en la fracción modal de arenas de la Fm Tezanos Pinto en Santa Fe. El cuarzo policristalino aparece en granos redonde- ados, con alta redondez y esfericidad. Por el contrario, el cuarzo monocristalino y los microaglomerados son fragmentos angulosos y de superficie irregular, con baja esfericidad y escaso rodamiento; las trizas vitreas de composición ácida son frescas. Puede deducirse que el material proviene de dos fuentes de origen diferentes, la más lejana aportando cuarzo policristalino, vidrio volcánico y plagioclasas y la más cercana, los demás componentes mineralógicos.

La composición mineralógica del Loess A presenta un aumento importante de los microaglomerados, que pasan a ser dominantes (entre 80 y 99 %). Los granos de cuarzo policristalino son escasos y faltan en algunos niveles. Las trizas vitreas no manifiestan retransporte. Las partículas mayores de cuarzo en los microaglomerados están rodadas en algunos casos, en otros son angulares y frescas. El cuarzo monocristalino se presenta en granos redondeados, algunos con picaduras, otros son angulares y sin marcas. El feldespato potásico aparece muy alterado.

La fracción arena muy fina del Loess B es similar a las del Loess A, con un incremento de cuarzo monocristalino en la parte superior, que llega al 14 %.

La fracción arena muy fina del limo palustre infrayacente está compuesta por feldespatos (58 %; en su mayor parte plagioclasas con avanzado grado de alteración), con igual participación de cuarzo monocristalino, policristalino y de microaglomerados (entre 10 y 12 % cada uno) y escasas trizas de vidrio volcánico fresco y de fragmentos pumíceos, algunos con procesos de desvitrificación (6 %).

Fracción total.

El análisis mineralógico sobre muestra total por difractometría de Rayos X permite caracterizar la composición mineralógica de las formaciones cuaternarias atravesadas en el sondeo y contrastarla con la mineralogía de la formación infrayacente.

La Fm Tezanos Pinto (Fig. 7) está integrada por cuarzo y feldespatos (Q:F > 1; Pl > FK), con illita como mineral de arcillas presente. Estos resultados coinciden con los obtenidos previamente para esta formación en la Pampa Norte (Iriondo y Kröhling, 1996; Kröhling, 1999a; Kröhling y Orfeo, 2002).


Figura 7: Difracción de rayos X de las unidades loessicas perforadas.
Figure 7: X-ray diffraction of the drilled loessic units.

Los difractogramas del Loess A (Fig.7) son similares a los obtenidos para la unidad loéssica suprayacente, con importante cantidad de calcita como mineral secundario. El Loess B (Fig.7) está compuesto por cuarzo, feldespatos (Q:F > 1; Pl > FK), illita subordinada y goethita como mineral minoritario.

Los diagramas del limo palustre infrayacente al paquete loéssico (Fig. 8) indican una mineralogía comparable a éste, con cuarzo y feldespatos (Q:F > 1; Pl > FK) como mayoritarios y regular cantidad de mica y calcita.


Figura 8: Difracción de rayos X de la unidad infrayacente al paquete loéssico.
Figure 8: X-ray diffraction of the unit infralying the loessic column.

La asociación mineralógica de la facies de arenas cuarzosas del techo de la Fm Paraná (Fig. 9) se diferencia claramente por el absoluto predominio de cuarzo en la fracción arena y de esmectitas en la fracción arcilla subordinada y por una mezcla de minerales amorfos en la fracción coloidal. Algunos de los niveles lutíticos de la Fm Paraná (Fig. 9) están formados por cuarzo, con menor cantidad de feldespatos (Pl > FK), goethita y minerales de arcilla pobremente cristalizados.


Figura 9: Difracción de rayos X de la Fm Paraná.
Figure 9: X-ray diffraction of the Paraná Fm.

Extrapolación del perfil de la perforación en el área

La ejecución de esta perforación de estudio en condiciones cuidadosamente controladas permite aprovechar con razonable certeza descripciones existentes de otros pozos perforados para provisión de agua en la región. Dichas descripciones normalmente son realizadas por perforistas o ingenieros interesados en los acuíferos y lógicamente algo desprolijas al referirse a los detalles de los sedimentos suprayacentes. No obstante, éstas son básicamente correctas en grandes líneas y representan una buena información complementaria.

A la información obtenida en reparticiones nacionales se sumó la recopilación de la información hidrogeológica realizada por el Convenio DPOH-INA (2002), con un total de 94 descripciones de pozos en un área de 50.000 km² en la región central de la provincia de Santa Fe, 35 de los cuales están ubicados en el área del bloque de San Guillermo. La interpretación de esos perfiles permite reconocer con seguridad los conjuntos sedimentarios mayores dentro de todo el bloque San Guillermo: el paquete loéssico pleistoceno, la unidad palustre infrayacente y la Fm Paraná (Fig. 10).


Figura 10: Columnas estratigráficas complementarias del bloque de San Guillermo.
Figure 10: Complementary stratigraphic columns of the San Guillermo elevated block.

De acuerdo al análisis de la información complementaria, la secuencia sedimentaria del área que se extiende al este del bloque de San Guillermo (provincia de Santa Fe) está representada por una columna loéssica cuaternaria de menor potencia, que descansa en discordancia sobre la Fm Ituzaingó ("arenas Puelches") de edad Plioceno - Pleistoceno inferior y que hacia abajo pasa en discordancia a la facies pelítica litoral de la Fm Paraná (Fig. 11). Al correlacionar las columnas estratigráficas típicas dentro y fuera del bloque de San Guillermo se deduce que éste constituye el borde occidental de la Fm Ituzaingó, depositada por el río Paraná. La unidad palustre cuaternaria que aparece en la mayor parte de las perforaciones situadas en el bloque de San Guillermo ha sido probablemente eliminada por erosión fluvial al este del mismo.


Figura 11: Columnas estratigráficas complementarias al este del bloque de San Guillermo.
Figure 11: Complementary stratigraphic columns to the east of the San Guillermo elevated block.

DISCUSION

El bloque de San Guillermo presenta la singularidad de no haber sido alcanzado o influido por las fajas y abanicos aluviales que dominaron la Pampa Norte durante el Cuaternario. También actuó como límite occidental de las migraciones del río Paraná, cuya Fm Ituzaingó/"arenas Puelches" no fue sedimentada en esa área. Esto se deduce de la columna estratigráfica general, de las correlaciones estratigráficas dentro y fuera del bloque y de la geomorfología regional. La superficie del bloque fue un área relativamente elevada, sujeta solo a la acumulación de polvo eólico, aparentemente desde el Mioceno tardío hasta la actualidad, si bien se ha estimado la edad de la falla más visible (Tostado-Selva) como Pleistoceno medio. Es la única área con esas características en la Pampa Norte, de acuerdo a los conocimientos actuales.

Merece destacarse que la mayor parte de los sedimentos cuaternarios son fragmentos retransportados de loess más antiguos, lo que plantea el interesante problema de identificar el mecanismo concreto de destrucción de aquellos depósitos parcialmente consolidados. La madurez mineralógica es muy alta y no se ha encontrado semejanza entre los microaglomerados dominantes y la arena del Paraná. Dado que las Sierras Pampeanas producen sedimentos con significativa proporción de feldespatos, se deduce que la fuente del material loéssico debe ser alguna región alejada situada al sur.

CONCLUSIONES

Se han obtenido las siguientes conclusiones, en base a la información presentada en los párrafos anteriores:

1. El bloque de San Guillermo es un área relativamente elevada de la provincia de Santa Fe y parte del noreste de Córdoba, limitada por fracturas y con identidad estratigráfica, sedimentológica y geomorfológica.

2. La columna estratigráfica hasta 100 m de profundidad está compuesta por 54 m de loess primario cuaternario (sin retrabajo hídrico), 6,3 m de espesor de limo palustre plástico cuaternario, sobreyaciendo al paquete de arenas y pelitas intercaladas miocenas (Fm Paraná).

3. El paquete loéssico pleistoceno ha sido dividido provisoriamente en tres formaciones: Fm Tezanos Pinto, Loess A y Loess B.

4. El limo forma la mayor parte de la mezcla sedimentaria del loess, con 65 % en promedio y valores ex-tremos entre 50 y 74 %. La arcilla oscila entre 14 y 21 %; la arena entre 2 y 23 % y los coloides entre 7 y 15 %.

5. La composición mineralógica de la arena muy fina del loess está dominada en forma casi excluyente por distintas formas del cuarzo. Las más importantes de éstas son los microaglomerados y los granos policristalinos. Entre los minerales arcillosos predomina la illita.

6. El sedimento que compone el paquete loéssico fue probablemente originado en la destrucción de loess antiguos situados al sur.

Agradecimientos. Parte de las investigaciones fueron financiadas dentro del marco del Proyecto Nº74-PID99 de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica de la Nación. Se agradece a la Comuna de San Guillermo el generoso apoyo prestado, especialmente la cesión del predio donde se realizó la perforación de estudio y parte del alojamiento (marzo/2002). Se agradece a los árbitros Dra. P. Imbellone y Dr. R. Schillizi, por sus valiosos comentarios que permitieron mejorar el manuscrito.

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