ARTÍCULOS
El metamorfismo de contacto del Granito La Escalerilla en el área de La Carolina, San Luis
Augusto Morosini1,2 y Ariel Ortiz Suárez2
1 CONICET. E-mail: afmorosi@unsl.edu.ar
2 Universidad Nacional de San Luis, San Luis.
RESUMEN
Se determinaron las condiciones de presión y temperatura en muestras correspondientes a la porción norte del Granito La Escalerilla y a las rocas metamórficas de la caja, pertenecientes a la Formación San Luis, a distintas distancias desde el contacto de la intrusión. Los resultados han permitido determinar los gradientes térmicos en la roca hospedante para diferentes tiempos (t0, t1 y t2), vinculados al emplazamiento del plutón La Escalerilla. Se estima que las metamorfitas habrían recibido aporte térmico de parte del plutón, hasta una distancia aproximada de un kilómetro desde el contacto con el intrusivo, por consiguiente este aporte dio lugar al desarrollo de una aureola de esquistos, caracterizada por presentar condiciones metamórficas de mayor grado dentro de la Formación San Luis. Los valores de gradiente geotérmico calculados son relativamente bajos e indican un metamorfismo regional de presión media, que probablemente representan una etapa tardía en el desarrollo de un arco magmático famatiniano, o bien representen un área marginal del mismo, ampliamente desarrollado hacia el norte. Sugieren además, que durante la intrusión del granito La Escalerilla y probablemente durante su etapa de enfriamiento, aumentó considerablemente la presión litostática, debido a un rápido apilamiento tectónico que no permitió el ascenso de dicho gradiente.
Palabras clave: Intrusión; Roca hospedante; Difusión térmica; Geotermobarometría; Granate.
ABSTRACT: Contact metamorphism of the La Escalerilla Granite, in the area La Carolina, San Luis. Pressure and temperature conditions in samples from the northern portion of the La Escalerilla Granite were determined, together with the host rocks metamorphic that corresponds to the San Luis Formation, at different distances from the contact with intrusion. The results allow to determine the thermal gradients of the host rock for different times (t0, t1 y t2), related to the La Escalerilla pluton emplacement. It is estimated that the metamorphic rocks located approximately at a distance greater to 1 kilometer from the contact with the La Escalerilla Granite, would not have received the heat of the same, because of the absorbed dissipation within the rocks located on the edge inmediate of the intrusion. This led to the development of an aureole of schists, characterized by higher grade metamorphic conditions, within the San Luis formation. The values determined of geothermal gradient are relatively low and indicate a regional medium-pressure metamorphism, which probably represent an a late stage in the development of a famatinian magmatic arc, or represent a marginal area thereof, widely developed to the north. It is also suggested that during the intruded of the La Escalerilla Granite, and probably during the cooling stage, significantly increased lithostatic pressure, due to fast stacking tectonic, did not allowed the rise of the geothermal gradient.
Keywords: Intrusion; Host rock; Thermal diffusion; Geothermobarometry; Garnet.
INTRODUCCIÓN
El objetivo de este trabajo ha sido determinar
las condiciones de presión y temperatura
de las rocas del basamento en
torno a la localidad de La Carolina, con el
fin de desarrollar un modelo tentativo de
la historia metamórfica vinculada con el
aporte térmico generado a partir del emplazamiento
del Granito La Escalerilla.
El sector estudiado se encuentra ubicado
a unos 90 km al norte de la ciudad capital
de San Luis, y cubre una pequeña área
de 6 km2, aproximadamente, en la cual
aflora el extremo norte del plutón La
Escalerilla, emplazado entre micaesquistos
al este, y metamorfitas de bajo grado
pertenecientes a la Formación San Luis al
oeste (Fig. 1). Sólo se ha trabajado sobre
el contacto occidental, por lo qu1e las características
de los micaesquistos ubicados
al este sólo se describen someramente.
Figura 1: Ubicación del área de estudio.
Mapa geológico con ubicación
de las muestras analizadas.
La metodología empleada para este trabajo
consistió en la recolección y análisis
petrográfico de rocas pertenecientes a las
diferentes unidades de la región. A partir de este análisis se seleccionaron cuatro
muestras, una correspondiente al Granito
La Escalerilla, y tres pertenecientes a las
metamorfitas, ubicadas a distintas distancias
desde el contacto con el granito (Fig.
1). Para el análisis químico de los minerales
se utilizó una Microsonda Electrónica
CAMECA SX100, perteneciente a la Universidad
de Oviedo (España). Las condiciones
analíticas fueron una intensidad
de corriente del haz de electrones de 15
nA, con un voltaje de aceleración de 15
keV. El tamaño de sonda de electrones
incidentes (probe size) fue de 1 μm, con un
tiempo de análisis de 10s peak / 5s background.
Se utilizó el modelo de corrección
PAP, y los patrones utilizados fueron una
combinación de silicatos y óxidos. Los
valores de porcentajes en óxidos obtenidos
fueron recalculados para determinar
la concentración por formula unidad (c.
p.f.u), en cada una de las especies minerales.
Estos análisis permitieron determinar por
medio de geotermobarómetros teóricos
y empíricos (Yoder et al. 1957, Thompson
1976, Bhattacharya et al. 1992, Holland
y Powell 1985, 1990, 1992, Henry et
al. 2005, Thermocalc 3.21), las condiciones
P-T para cada muestra, y para diferentes
estadios de tiempo (t0, t1, t2), respecto a la
intrusión del Granito La Escalerilla.
Se utilizaron los índices de color para rocas
plutónicas propuestos por Streckeisen
(1976), las abreviaturas de minerales
propuestas por Kretz (1983), e imágenes
satelitales obtenidas del software Google
Earth.
GEOLOGÍA REGIONAL
El basamento de la sierra de San Luis está formado por rocas metamórficas de
edad precámbrica-paleozoica inferior, que
varían desde bajo a alto grado, y han sido
agrupadas en complejos y formaciones según
varios autores (Prozzi y Ramos 1988,
Sims et al. 1998, von Gosen y Prozzi 1998).
También afloran granitoides que han sido
interpretados como pre-cinemáticos, sincinemáticos
y post-cinemáticos de acuerdo
al clímax téctono-metamórfico del ciclo
Famatiniano (Ortiz Suárez et al., 1992),
ubicado en torno a los 460 y 480 Ma
(Llambías et al. 1991, Sims et al. 1998). Posteriormente
fueron reclasificados como
pre-orogénicos, sin-orogénicos y tardío a
post-orogénicos (Sato et al. 2003), mientras
que trabajos más recientes los han reagrupado
en dos suites ordovícicas y dos
suites devónicas, considerando un carácter
sincinemático en todos los casos (López
de Luchi et al. 2007).
En el sector suroccidental de la sierra de
San Luis, aflora el Granito La Escalerilla,
que es un cuerpo laminar, de 52 km de largo
y 2 a 6 km de ancho, que en su extremo
norte se adelgaza hasta desaparecer
entre rocas metamórficas, hacia el sur, en
cambio, alcanza su máximo espesor y es
cubierto por sedimentos cuaternarios. Por
su parte, el Granito La Escalerilla separa
a las rocas de bajo grado de la Formación
San Luis (Prozzi y Ramos 1988) ubicadas
al oeste, de las rocas que conforman el grupo micaesquistos (von Gosen y Prozzi
1998) ubicadas al este del mismo.
El Granito La Escalerilla a sido referido
a diferentes grupos, en un principio se l
consideró, en base a su deformación interna,
como perteneciente al grupo de granitoides
precinemáticos (Ortiz Suárez et
al. 1992), luego la existencia de una edad
de de 403 ± 6 Ma, modificó su ubicación
y se consideró como parte de los granitoides
devónicos (Sims et al. 1997, von Gosen
1998a, Steenken et al. 2008), aunque
posteriormente se ha replanteado su ubicación,
como un cuerpo predeformacional
(von Gosen et al. 2002, Brogioni et al.
2005).
La deformación que presenta el Granito
La Escalerilla se ha interpretado como resultado
de un esfuerzo transpresivo sinestral,
producto de una compresión aproximadamente
ONO-ESE, que también
habría producido el plegamiento y el primer
clivaje de las filitas de la Formación
San Luis y la segunda esquistosidad de los
micaesquistos (von Gosen 1998b). Morosini et al. (2009) mediante el estudio petrográfico
de detalle y el microanálisis químico
en el plutón La Escalerilla, han realizado
una discriminación de las diferentes
facies, y remarcado diferencias entre
la porción norte y sur del plutón La Escalerilla,
así como la presencia de nuevas
facies máficas, especialmente en el sector
centro-occidental del mismo.
La Formación San Luis, denominada y
descripta por Prozzi y Ramos (1988),
Prozzi (1990) y equivalente al grupo filitas
de von Gosen y Prozzi (1996), aflora en
dos fajas, una oriental y otra occidental
ubicadas en la porción centro sur de la
sierra de San Luis. Se ha interpretado que
corresponde a una antigua cuenca sedimentaria
marina de edad proterozoica
tardía-paleozoica temprana, localizada en
el margen occidental de Gondwana (Rivarola
y Ortíz Suárez 2008), posiblemente
correlacionable con la Formación Puncoviscana
del noroeste Argentino (Prozzi
y Ortíz Suárez 1994, Aceñolaza y Aceñolaza
2005). No obstante, Drobe et al.
(2009) interpretan, mediante estudios geoquímicos
isotópicos, que esta secuencia,
junto con los protolitos sedimentarios de
los Complejos Metamórficos Nogolí y
Pringles, es más joven que la Formación
Puncoviscana del noroeste argentino.
La Formación San Luis está compuesta
por una monótona sucesión con alternancia
de meta-pelitas, meta-areniscas, metaconglomerados, (Prozzi 1990, Ramos et al.1996) y meta-volcanitas ácidas, interpretadas
como protolitos volcánicos extrusivos
(Brodtkorb et al. 1984, Fernández et al. 1991, Brodtkorb et al. 2009), o
como meta-diques ácidos intrusivos (von
Gosen y Prozzi 1996).
Por su parte, el grupo micaesquistos, denominado
por von Gosen y Prozzi (1998),
y equivalente a las rocas de menor grado
del Complejo Metamórfico Pringles de
Sims et al. (1997), aflora en la sierra de San
Luis en varias fajas que rodean a las rocas
de la Formación San Luis. Está caracterizado
por una monótona sucesión de esquistos
cuarzo-micáceos intercalados con
metacuarcitas y escasos lentes calcosilicáticos,
de protolitos pelíticos y psamíticos
con algunas intercalaciones carbonáticas,
enjambres de cuerpos aplo-pegmatíticos
y segregaciones de cuarzo. De acuerdo a
interpretaciones de von Gosen (1998a), la Formación San Luis y el grupo micaesquistos,
formarían parte de una misma sucesión
clástica, en la que el grupo micaesquistos representa porciones corticales más
profundas.
GEOLOGÍA DEL ÁREA
En el área de estudio, la Formación San
Luis ha sido dividida de acuerdo al grado
metamórfico y a su estructura en dos subunidades,
una denominada Filita, conformada
por meta-pelitas, meta-areniscas, metaconglomerados, y meta-diques ácidos,
de menor grado metamórfico, y otra denominada
Esquistos, compuesta por esquistos
micáceos, cuarcitas y meta-volcanitas ácidas, con un grado metamórfico
mayor.
La diferencia entre estas dos sub-unidades
está dada por: a) los esquistos presentan
paragénesis con Bt + Grt, mientras
que las filitas con Ms + Chl, sin alcanzar
generalmente la zona de la biotita, b) las
filitas nunca limitan directamente con el
Granito La Escalerilla, por lo que se interpreta
que sólo los esquistos, recibieron
el aporte térmico del intrusivo, y c) los
esquistos, presentan claramente dos superficies
de deformación, la primera de
ellas probablemente relacionada al emplazamiento
forzado del plutón, que ha
desviado y distorsionado a las estructuras
pre-S2 en sus adyacencias, desarrollando
una aureola de deformación.
El contacto entre la zona de filitas y la
zona de esquistos de la Formación San
Luis, es una transición gradual, aunque se
ha mencionado la presencia de ciertos
desacoples estructurales generados por cizalla
dúctil de corto desplazamiento (Morosini et al. 2006a,b, Ramos et al. 2006).
En la sub-unidad de esquistos abundan venas
de cuarzo, con estructuras tales como
sigmoides, pliegues en gancho, boudinage y
figuras de interferencia, que evidencian
una deformación por cizalla dúctil, que
da lugar a milonitas de esquistos. Por su
parte, en el área de estudio, estas rocas
son portadoras de vetas mineralizadas con
scheelita (Ramos et al. 2007), que han sido
explotadas en las minas San Román,
La Puntana y San Isidro.
El Granito La Escalerilla, en el área de estudio,
intruye a las metamorfitas de la Formación
San Luis, ubicadas al oeste, mediante
un contacto magmático, que fue
obliterado por cizalla dúctil, durante y posteriormente
al clímax téctono-metamórfico
de ciclo Famatiniano, mientras que
hacia el este, limita con el grupo micaesquistos
mediante un contacto tectónico caracterizado
por una zona de milonitas, con
movimiento de la cizalla inverso sinestral
(von Gosen y Prozzi 1998).
El Granito La Escalerilla es un leucogranito
elongado en dirección norte-sur que
culmina en su extremo norte con una
morfología en forma de cuello de botella
(boudinage), dada por la conjunción de cizallas
sintéticas y antitéticas oblicuas al
rumbo de las metamorfitas que lo hospedan
(Morosini et al. 2006b). Presenta enjambres
de diques aplíticos de variadas
direcciones y espesores, los cuales se hallan
deformados y plegados en cercanía a
las zonas de contacto con la roca de caja.
Brogioni et al. (2005) describen las características
geoquímicas de la zona norte
del Granito La Escalerilla, como de afinidad
calcoalcalina de alto K, peraluminosa
a débilmente peraluminosa, de ambiente
colisional intracortical, compatible con un
origen de fundidos a partir de la deshidratación
de protolitos grauváquicos, geoquímicamente
vinculados a la corteza
superior, es decir granitos tipo-S originados
por fuentes híbridas con una participación
sedimentaria dominante. Una de
las particularidades en este sector, es la
presencia de una alteración de tipo endogreisen
en el centro del plutón, lo que indicaría
el nivel de techo o cúspide del
mismo.
PETROGRAFÍA DE LAS UNIDADES
Las metapelitas de la sub-unidad de filitas
poseen coloración grisácea a verdosa, que
en algunos casos pasa a negruzca, dada
por el alto contenido en grafito. En estas
bandas oscuras suelen hallarse pequeños
cristales de pirita. Por otra parte, venas de
cuarzo blanco de potencias variables de
0,10 a 1 m, se disponen paralela u oblicuamente
a la foliación. Las mismas han sido
producidas por segregación metamórfica.
Petrográficamente muestran textura
granolepidoblástica en las folias más cuarcíticas
y lepidoblástica en las micáceas. La
mineralogía está compuesta de Qtz + Ms
+ Chl + Pl ± Bt ± Ap ± Tur ± Gr ± Py,
aumentando gradualmente el porcentaje
de biotita hacia el pasaje de la sub-unidad
de esquistos. El cuarzo es anhedral, poligonal,
con extinción normal a levemente
ondulosa, y el tamaño no supera los 0,08
milímetros. La muscovita es el mineral más
abundante, forma bandas con muy buena
orientación definiendo la fisilidad. La clorita
es más escasa que la muscovita y se
encuentra bien orientada según la esquistosidad
principal. La plagioclasa aparece
sólo en algunas muestras formando cristales
pequeños con numerosas inclusiones
de muscovita sin orientación preferencial.
La pirita, cuando está presente,
alcanza buen tamaño y euhedralidad. Suele
desarrollar sombras de presión indicando
el carácter pre-metamórfico. El grafito
aparece en agregados lenticulares paralelo
a la superficie pre-metamórfica (S0),
indicando un protolito rico en materia
orgánica y que, junto a la presencia de pirita,
estarían indicando un ambiente anóxico
de depositación. La biotita, cuando
aparece, lo hace de manera muy escasa
junto a muscovita y clorita formando las
bandas lepidoblásticas que forman la superficie
principal.
Las metapelitas y metapsamitas de la subunidad
de esquistos están constituidas
por bancos de estructura planar y textura
granolepidoblástica, definida por los filosilicatos
orientados que alternan con
cuarzo. Presentan una muy buena esquistosidad.
Los bancos poseen espesores del
orden del metro y sus componentes mineralógicos
principales son Qtz + Bt + Ms
con variaciones en sus porcentajes, dando
diferentes combinaciones dependiendo
del protolito (esquistos micáceos a esquistos
cuarzo-micáceos). Su color característico
en muestra de mano es gris claro
a pardo claro. El incremento de cuarzo
en los diferentes bancos produce un
cambio en la tonalidad de la roca, volviéndola
más blanquecina. Los dominios
M y Q (micáceos y cuarcíticos) presentes
en las distintas muestras tienen espesores
variables en función de la composición
original del protolito. La paragénesis en
general está dada por Qtz + Bt + Ms +
Grt + Kfs + Ap ± Tur ± Zrn ± minerales
opacos. El cuarzo es subhedral, presenta
extinción ondulosa, desarrollo de
subgranos y puntos triples. Su tamaño
máximo no supera los 0,6 milímetros y el
tamaño promedio es de 0,1 milímetros.
La biotita es subhedral y muestra hábito
hojoso que sigue la esquistosidad de la
roca, en algunas muestras tiene inclusiones
de Zrn y los tamaños promedian los
0,6 milímetros. La muscovita se presenta
en cristales subhedrales con un tamaño
promedio de 0,2 mm, y en general se encuentra
acompañando a la biotita. Es común
la muscovita secundaria que se dispone
perpendicular a la estructura de la
roca con texturas tipo kink band, y formando
agregados sericíticos. El granate
se presenta como porfiroblastos euhedrales
a subhedrales, con bordes rectos a levemente
reabsorbidos, y con tamaños
desde 0,4 hasta 1,5 milímetros. Posee, en
algunos casos, inclusiones de cuarzo que
en los núcleos definen trenes orientados,
levemente curvos, según una estructura
relíctica (S1), la cual ha sido borrada por
una nueva orientación. Hacia los bordes
de los porfiroblastos ésta superficie se
hace paralela a la estructura externa (Se
=S2), indicando un crecimiento posterior
al desarrollo de la superficie S1, y sin a
post-cinemáticos con respecto al desarrollo
de S2. La plagioclasa y microclino,
son muy escasos en la roca, presentándose
en esporádicos cristales subhedrales de tamaños que no superan los 0,1 milímetros.
La apatita se encuentra en muy poca
proporción en escasos cristales euhedrales
a subhedrales de hasta 0,09 mm de tamaño.
La turmalina, aparece como cristales
individuales o en forma de rosario dentro
de pequeños dominios lepidoblásticos.
El Granito La Escalerilla, en el área de
estudio y en la parte central, corresponde
petrográficamente a un leucogranito de
dos micas, (índice de color: hololeucocrático
(<10)). Está compuesto por Qtz +
Pl + Kfs + Bt + Ms como minerales primarios
esenciales y Ap + Grt como accesorios.
Se caracteriza por la presencia de
fenocristales, generalmente orientados, de
microclino pertítico de 2 a 6 cm de largo.
La plagioclasa aparece a veces zonada y
alterada a epidoto, caolinita y sericita. El
cuarzo es anhedral, de hasta 2,4 milímetros
y posee extinción ondulosa. La biotita
es escasa (< 10 %), se presenta en láminas
aisladas de hasta un milímetro y en
bandas junto con muscovita, epidoto y
granate. La muscovita aparece en láminas
de hasta dos milímetros, está relacionada
a la biotita y es de carácter primario. El
granate forma cristales de hasta 3 mm,
suelen estar fracturados y generalmente
presentan bordes reabsorbidos.
En los bordes, el Granito La Escalerilla
presenta una facies de color rosado a gris
(índice de color: leucocrático (1-20)). Se
diferencia a simple vista de la facies central
por la fuerte deformación y recristalización
de los componentes mineralógicos
que la constituyen, y por el marcado
dominio planar de su fábrica. Los cristales
de cuarzo, feldespato potásico y plagioclasa
se encuentran recristalizados total
o parcialmente en los bordes de granos,
formando estructuras en cinta o sigmoides
con sombras de presión. La formación
de estructuras tipo sigma en cada
uno de los granos minerales, separadas
por el crecimiento intercristalino de micas,
forman en conjunto, una grosera estructura
en malla de tipo (S-C).
QUÍMICA MINERAL
En el Granito La Escalerilla fueron analizados
los núcleos y bordes de plagioclasa,
microclino, biotita, y muscovita, correspondientes
a la muestra denominada
Car3. Los núcleos de plagioclasa corresponden
a oligoclasa (An12-14), mientras que
los bordes corresponden a albita (An4-6).
El microclino, presenta una concentración
promedio de Or95 -Ab5- An0. Las biotitas
presentan en promedio de 5 puntos de
análisis, las siguientes concentraciones por
formula unidad (c.p.f.u): [(Si: 5,69) (Ti: 0,17
(AlIV: 2,30) (AlVI: 1,04) (FeII: 3,34) (Mn:
0,05) (Mg: 0,94) (Ca: 0,00) (Na: 0,03) (K:
1,75)]. De acuerdo a la clasificación basada
en el contenido de Fe/Fe+Mg y AlIV corresponderían a biotitas pobremente
aluminosas, cercanas al extremo de annita.
Sin embargo, en base al diagrama ternario
de discriminación de biotitas (FeOMgO-Al2O3) propuesto por Abdel-Rahman
(1994), corresponderían a biotitas de
magmas peraluminosos, que incluyen suites
de tipo-S. La muscovita presenta en
promedio de 3 puntos de análisis las siguientes
concentraciones por formula unidad
(c.p.f.u): [(Si: 6,46) (Ti: 0,03) (AlIV: 1,53)
(AlVI: 3,33) (Fe: 0,48) (Mn: 0,00) (Mg: 0,25)
(Ca: 0,00) (Na: 0,06) (K: 1,86)].
Por otro lado, en la sub-unidad de Esquistos
de la Formación San Luis, se analizaron
plagioclasa, biotita, muscovita, y
granate, en las muestras Carol2a, Ca1b y
XXXX-A. Los datos químicos y la ubicación
de las mismas se muestran en el cuadro
1 y en la figura 1.
CUADRO 1: Composiciones químicas de minerales seleccionados en las rocas metamórficas.
La plagioclasa, en las muestras Carol2a y
Ca1b, está compuesta, en promedio, por
oligoclasa (An14-19), mientras de que en la
muestra XXXX-A, se halla en el límite albitaoligoclasa (An10).
La biotita, de acuerdo a la clasificación en
base al contenido de Fe/Fe+Mg y AlIV correspondería, para las muestras Ca1b y
XXXX-A, a biotitas pobremente aluminosas,
ubicadas a igual distancia entre los
extremos de annita y siderofilita, y para la
muestra Carol2a, a biotitas levemente aluminosas
ubicadas un poco mas cercanas
al extremo de siderofilita.
Los granates fueron estudiados con mayor
detalle mediante la realización de perfiles
composicionales (Figs. 2 y 3). Los datos
químicos se muestran en los cuadros
2 y 3.
Figura 2: a) Fotomicrografía
de un granate perteneciente
a la muestra
Carol2a; ubicación del perfil
composicional; b) interpretación
de zonaciones
composicionales; c) perfil
de concentración catiónica
(c.p.f.u); d) perfil de proporciones
porcentuales de
minerales.
Figura 3: a) Fotomicrografía
de un granate perteneciente
a la muestra
XXXX-A, ubicación del
perfil composicional; b)
muestra una imagen de
electrones retrodifundios.
Nótese la variación compocisional
desde el núcleo al
borde. La escala de tonalidades
de grises está dada
por la variación en promedio
de número atómico
(Z); c) perfil de concentración
catiónica (c.p.f.u); d)
perfil de proporciones porcentuales
de minerales.
CUADRO 2: Datos del perfil composicional en granate de la muestra Carol2a.
CUADRO 3: Datos del perfil composicional en granate de la muestra XXXX-A.
En las muestras Carol2a los granates en
general son almandínicos, se caracterizan
por presentar una leve zonación de crecimiento
progrado, que va desde núcleos
con una concentración de Alm60-Sps25-
Grs9-Prp6, a bordes de Alm67-Sps18-Grs9 -Prp6, por lo que la variación está dada en
la sustitución almandino-espessartina, con
un incremento de Fe y disminución de Mn
desde los núcleos hacia los bordes, en
cuanto que las cantidades de Ca y Mg se
mantienen relativamente bajas y constantes
en todo el perfil. En la figura 2 se observa
la disposición de una de las secciones
realizadas en granates de la muestra
Carol2a, la observación microscópica y la
distribución de la composición química,
sugiere un primer estadio con dos nucleaciones
cristalinas separadas, que luego de
un periodo de crecimiento individual se
unieron para dar lugar a un solo cristal
que comparte el borde de crecimiento.
Por su parte, en las muestras XXXX-A,
los granates se caracterizan por presentar
una zonación de crecimiento progrado
más marcada, que va desde núcleos con
una concentraciones de Alm39-Sps38-Grs22 -Prp1, a bordes de Alm66-Sps22-Grs12-Prp3,
por lo que la variación está dada entre los
extremos almandino-espessartina-grossularia,
con un incremento importante de
Fe y disminución considerable de Mn +
Ca desde los núcleos hacia los bordes, en
cuanto que la cantidad de Mg es muy pobre,
pero levemente mayor hacia los bordes
(Fig. 3). Una particularidad de estos
granates es que se hallan algo reabsorbidos.
En general, los granates de todas las
muestras analizadas indican un crecimiento
progrado, se estima que este crecimiento
está vinculado al aporte térmico del
Granito La Escalerilla, por consiguiente
se ha considerado que los núcleos corresponderían
a un tiempo (t1), mientras que
los bordes a un tiempo (t2), de la historia
térmica intrusiva de la roca de caja.
ANÁLISIS P-T
La temperatura en el interior del Granito La Escalerilla fue determinada para un tiempo (t0) y (t1) mediante la concentración de An-Ab-Or en plagioclasa, sobre el diagrama de isotermas de Yoder et al. (1957), y el diagrama de fases T°-% peso de An tomado de Kerr (1965), Maale (1985) y Deer et al. (1992). Una tercera temperatura para un tiempo (t2) fue calculada sobre biotita, en base al termómetro propuesto por Henry et al. (2005) que se basa en la concentración de Ti y la relación Mg/Mg+Fe. Si bien este último termómetro ha sido diseñado para rocas metapelíticas, los resultados son coherentes y similares a los resultados obtenidos por medio del geotermómetro de 2 feldespatos (Whitney and Stormer 1977) en bordes de Pl y Kfs que muestran exsolusión, y cuyas condiciones de equilibrio corresponden, al igual que para la Bt, a la etapa subsolidus de la roca (Fig. 4). En todos los casos, se consideró una presión total (= presión de H2O) de 5 kbar, que es el valor promedio aproximado de los resultados de presión en la roca de caja, determinados mediante geobarometría (Holland & Powell 1995) (Cuadros 4, 5 y Figs. 5 y 6).
Figura 4: Fotomicrografía
de la muestra Car3, perteneciente
al Granito La
Escalerilla; se muestran los
puntos de análisis químico.
CUADRO 4: Datos químicos de plagioclasa y biotita, y resultados de temperatura para el granito La Escalerilla.
CUADRO 5: Resultados de temperatura y presión para las rocas metamórficas.
Figura 5: Esquemas de representación de curvas isogradas, y temperaturas de cada muestra para diferentes estadios de tiempo: a) para un tiempo inicial de intrusión
(t0); b) para un tiempo (t1); c) para un tiempo (t2); d) gráfico de difusión del calor del encajante en la intrusión del granito La Escalerilla. Curvas de evolución de la temperatura en función del tiempo (t0, t1, t2), en la aureola de contacto. Las isotermas fueron calculadas mediante interpolación kriging lineal.
Figura 6: Representación
de las muestras
en el diagrama
de presión
vs. temperatura.
La temperatura dentro del plutón en un
tiempo inicial (t0) (momento de la intrusión),
fue calculada en 780 ± 50 °C, debido
a una concentración en núcleos de
plagioclasa de (An14). En este momento
inicial (t0), el granito era un magma con
pequeños y escasos cristales de plagioclasa
desarrollados.
Para un tiempo (t1), la temperatura obtenida
es de 753 ± 50 °C. Dicha temperatura
fue calculada sobre los bordes de
plagioclasa, por lo que se estima que en
este tiempo, la mayoría de los cristales del
feldespato habían cristalizado dentro del
magma.
Como temperatura de cierre del sistema
cristalino en un tiempo (t2), se ha calculado
una temperatura de 522 ± 30 °C, obtenida
sobre biotita. Se estima que para el
momento de la cristalización de la biotita
en el granito, casi la totalidad del magma
había cristalizado, o bien, podría existir
difusión en estado sólido de la misma, y
representar una etapa de enfriamiento
post-magmático.
Hacia los bordes del cuerpo la deformación
en estado sub-sólido de los minerales
es importante, como así también la presencia
de diques intra-plutónicos plegados,
y enclaves estirados. Esto indica que
antes de la cristalización definitiva del plutón
actuaron esfuerzos regionales, que permitieron el desarrollo de cizallas en
los bordes del mismo.
Por otro lado, en las rocas metamórficas,
se determinaron dos condiciones de presión
y temperatura distintas para cada
muestra, una que corresponde a las reacciones
vinculadas con la química de los
núcleos de granate, y otra a los bordes de
los mismos, es decir, a dos tiempos (t1 y
t2) distintos de la historia de crecimiento
de los mismos.
El cuadro 5, y las figuras 5 y 6, muestran
los resultados de temperatura y presión
obtenidos para las rocas metamórficas de
la caja. Se observa que la temperatura y
presión para un tiempo (t1), en las muestras
Carol2a y Ca1b ubicadas próximas al
plutón La Escalerilla, son mayores, que
en la muestra XXXX-A, ubicada más lejos
del contacto. La misma relación ocurre
con rangos de temperatura y presión
mas elevados, en un tiempo (t2).
Las condiciones de temperatura en un
tiempo (t0), es decir, la temperatura inicial
del encajante, antes de la intrusión del
plutón, fue calculada mediante la relación
teórica propuesta por Kornprobst (1994),
que postula que la temperatura modelo
en el contacto de la intrusión Tc es:
Tc = τ + (To - τ)/2 (1)
Donde τ es la temperatura inicial del encajante
antes de la intrusión, y To es la
temperatura inicial de la intrusión.
Despejando τ obtenemos:
τ = 2 (Tc - To/2) (2)
La temperatura en el contacto de la intrusión
(Tc), fue calculada en 540° C, este
valor se obtuvo por interpolación gráfica
de isotermas, para un tiempo (t1), sobre
el trazo de una línea recta que une espacialmente
a la muestra XXXX-A, correspondientes
a la roca de caja más lejanas al
contacto, con la muestra Car3, que corresponde
al Granito La Escalerilla (línea
A-B, Fig. 5). Las isotermas fueron determinadas
espacialmente mediante interpolación
Kriging lineal en el software Surfer
8, entre los valores de temperatura de las
cuatro muestras analizadas, para los tiempos
(t1) y (t2). Es útil remarcar, que las
isotermas no siguen perfectamente la
morfología del plutón, como cabría de
esperarse que suceda en la realidad, y esto
se debe a que los puntos utilizados para
la interpolación son limitados.
La temperatura inicial de la intrusión (To),
es considerada la temperatura obtenida
en el granito para un tiempo (t0). Por consiguiente
la temperatura inicial máxima
posible para la Formación San Luis, antes
de la intrusión del Granito La Escalerilla,
utilizando la fórmula (2), es de 300° C
aproximadamente. Esto es consistente,
con las asociaciones minerales ubicadas
en la sub-unidad de filitas, ubicadas al
oeste, fuera del área de influencia térmica
del plutón, donde no aparece biotita.
Según Bucher y Frey (1994), la primera
aparición de la biotita es alrededor de los
420º C y a los 3,5 kbar.
Los datos químicos utilizados para el cálculo
de las reacciones termodinámicas en
la metamorfitas, representados en el cuadro
5, fueron también comparados con
los mismos datos ingresados en el software
Thermocalc 3.21 (Holland et al. 1998, Holland
y Powell 1998, Powell et al. 1998).
Los resultados obtenidos, si bien se mantuvieron
de manera proporcional a los
resultados presentados, fueron descartados,
ya que mostraron valores de presión
y temperatura extremadamente altos y
poco consistentes, de acuerdo a las asociaciones
minerales presente. Dichos resultados
sólo se aproximan a los aquí reportados,
si se considera, que el tipo de
fluido que estuvo presente en las reacciones
fue dióxido de carbono (CO2), con
una cantidad menor al 10% de agua (H2O).
Teniendo en cuenta esto, se puede llegar
a dos consideraciones de importancia:
por un lado, la escasez de agua en el sistema podría indicar que el emplazamiento
del plutón se produjo en una roca de
caja previamente deshidratada por metamorfismo
(anquimetamorfismo), y por
otro lado, se puede interpretar que la ausencia
de agua no favoreció la generación
de una gran aureola por convección hidrotermal,
sino que la aureola solo fue
provocada por conducción térmica desde
el granito hacia la roca de caja, y a relativamente
escasa distancia desde el contacto.
INTERPRETACIONES
La difusión del calor en la roca de caja de
una intrusión es provocada por un cuerpo
con una temperatura elevada intruido
de manera instantánea en un ambiente
con temperatura más baja. En estas condiciones
la temperatura que reina en cualquier
punto del sistema intrusivo-encajante,
depende, según Kornprobst (1994),
de los siguientes parámetros: a) la dimensión
y temperatura inicial de la intrusión,
b) la temperatura inicial del encajante, c)
la distancia al centro de la intrusión, d) la
conductividad térmica de las rocas, y e) el
tiempo transcurrido desde el emplazamiento
del cuerpo intrusivo.
En la figura 5d, se muestra un perfil A-B
de las temperaturas obtenidas mediante
interpolación, desde una distancia alejada
del contacto, en la roca de caja (punto A),
hasta un sector cercano al centro de la intrusión
(punto B), y para tres tiempos diferentes.
Este permite destacar que la
temperatura en el contacto de la intrusión
en un tiempo (t1), es menor que la
temperatura inicial de la intrusión en un
tiempo (t0). Por su parte las temperaturas
en el contacto disminuyen cuando el centro
de la intrusión se enfría, mientras que
las temperaturas continúan aumentando
en el encajante situado más lejos del contacto,
de tal manera que el valor de temperatura
en el punto A (Fig. 5) para un
tiempo (t1), no estuvo directamente influenciado
por el calor del intrusivo, sino
hasta un tiempo posterior (t2), donde si
se denota dicha influencia, aunque la misma
es reducida. Kornprobst (1994) asegura
que en todos los casos que se produce
metamorfismo de contacto, la temperatura
máxima alcanzada en las aureolas
disminuye fuertemente con la distancia
al contacto, y esto explica el desarrollo
de isotermas poco separadas en los
bordes de la intrusión, y a medida que
nos alejamos del contacto, la distancia
entre estas curvas es cada vez más grande,
correspondiendo a condiciones de
temperatura cada vez más bajas que poco
a poco alcanzan el valor de temperatura
inicial del encajante, antes de la intrusión
(τ) (Fig. 5b). Con el tiempo la temperatura
disminuye lentamente en el centro y
borde de la intrusión, pero a su vez aumenta
en sectores más lejanos al contacto,
dentro de la roca de caja, llegando a
una homogenización térmica del sistema
intrusivo-encajante, donde las isotermas
se separan unas de otras aproximadamente
de manera equidistante (Fig. 5c).
La evolución dinámica en un sistema intrusivoencajante, de acuerdo con las interpretaciones
de Kornprobst (1994), sugiere
que la intrusión enfriada en el borde
del Granito La Escalerilla habría presentado
una alta tasa de cristalización haciendo
la viscosidad más fuerte. Es por
este motivo que la intrusión del plutón es
acompañada por el desarrollo de fábricas
orientadas en estado magmático y subsólido,
generadas por el bloqueo completo
de la fábrica en el ascenso hacia la superficie.
En relación a las presiones obtenidas para
los diferentes estadios, cabe mencionar
que las mismas aumentan aproximadamente
1 kbar desde un tiempo (t1) a un
tiempo (t2) (Cuadro 5 y Fig. 5). Pasando
desde un promedio de 5,5 kbar, en las
muestras cercanas al contacto, y 4 kbar,
en la muestra más alejada del mismo, para
un tiempo (t1), a 6,5 kbar y 5 kbar respectivamente,
en un tiempo (t2). Esto indica
que las trayectorias de las partículas,
tanto en el borde de la intrusión como en
zonas más distales, habrían adquirido mayor
profundidad o carga litostática durante
la intrusión y enfriamiento del Granito
La Escalerilla (Fig. 7).
Figura 7: Bloques diagramas que representan la profundidad de las partículas y la historia simplificada:
a) Momento hipotético de la intrusión (t0); b) estadio (t1): nótese como las rocas cercanas al
contacto adquieren mayor profundidad y reciben el aporte térmico del GLE, representa el comienzo
del apilamiento tectónico; c) estadio (t2): tanto las rocas del borde de la intrusión como las más
distales adquieren mayor profundidad por el apilamiento tectónico durante el clímax Famatiniano;
para este momento, el GLE se habría enfriado, mientras que la aureola térmica incrementa su distancia
desde el contacto hacia el oeste (homogenización térmica); d) representa un bosquejo de las
rocas en el nivel de erosión actual. FFSL: Filitas de la Fm. San Luis, EFSL: Esquistos de la Fm. San
Luis, GLE: Granito La Escalerilla, GM: grupo micaesquistos. Círculo negro: muestra XXXX-A, círculo
blanco: muestras Carol2-a y Ca1b. Las tonalidades de grises en el GLE representa su grado de
enfriamiento, desde que era un magma (gris oscuro), hasta las condiciones actuales (en blanco).
Los gradientes geotérmicos se mantienen
durante las distintas etapas registradas en
torno a 20°C/km, estos valores indican
un metamorfismo de media presión. La
escasa o nula variación del gradiente durante
el aporte térmico del intrusivo sugiere
un equilibrio entre el aumento de la
temperatura y la presión litostática.
Es llamativamente bajo este valor de gradiente
geotérmico, si se tiene en cuenta
que gran parte de la sierra de San Luis ha
sido considerada como parte del arco
magmático Famatiniano. Una explicación
de esta situación podría ser que represente
un área marginal o alejada del eje de dicho
arco, esto es consistente con el escaso volumen de rocas ígneas presentes en
la sierra de San Luis, en comparación con
las Sierras Pampeanas de las provincias
de La Rioja y Catamarca (Valle Fértil-La
Huerta, Ulapes, Chepes, Sistema de Famatina,
Velasco, etc.).
CONCLUSIONES
Las rocas de la sub-unidad de filitas, ubicadas
aproximadamente a una distancia
mayor a 1 kilómetro desde el contacto
con el Granito La Escalerilla, no habrían
recibido el aporte térmico del mismo, y
por lo tanto no sufrieron metamorfismo
de contacto. Por consiguiente se desarrollo
una aureola de esquistos, caracterizada
por presentar condiciones metamórficas
de mayor grado, dentro de la Formación
San Luis. La sub-unidad de Filitas es considerada
equivalente a la sub-unidad de
esquistos antes de la intrusión del Granito
La Escalerilla.
Se interpreta que la intrusión se produjo
en un tiempo cercano o igual al clímax
téctono-metamórfico del ciclo famatiniano
(granito sincolisional). Esto se ve reflejado
en el crecimiento progrado de los
granates sin a postcinemáticos de la subunidad
de Esquistos, ligado al aporte térmico
generado en la intrusión del plutón.
Si bien los valores absolutos de los tiempos
(t0, t1 y t2) no son factibles de calcular,
es posible inferir una sucesión de procesos
geológicos a lo largo del tiempo.
Si la temperatura y presión inicial del encajante
(t0) en la roca más alejada del contacto
fue aproximadamente de unos 300°C
y 4 kbar respectivamente, y se considera
un gradiente litostático promedio de la
corteza terrestre de 0,26 kbar/km, la intrusión
se habría generado a una profundidad
aproximada de 15,3 km, con un
gradiente geotérmico de 19,6°C/km. Para
un tiempo (t1) las rocas metamórficas
ubicadas en el borde de la intrusión habrían
alcanzado los 21,1 km de profundidad,
con un gradiente geotérmico de
20,7°C/km. Para un tiempo (t2) las rocas
del borde de la intrusión, habrían alcanzado
25 kilómetros de profundidad,
mientras que las más distales al contacto
llegarían sólo a los 19,2 km, aunque en
ambos casos el gradiente geotérmico correspondería
a 19°C/km. Estos valores indican
un metamorfismo regional de presión
media de acuerdo a Miyashiro (1979).
Por su parte, estos gradientes son relativamente
bajos para un arco magmático,
los valores probablemente representen
una etapa tardía en el desarrollo de este
ambiente tectónico, o bien represente un área marginal de la raíz del arco famatiniano,
ampliamente desarrollado hacia el
noroeste en la sierra de Valle fértil-La
Huerta, donde las condiciones de pico metamórfico
indican un promedio del gradiente
geotérmico de alrededor de 36± 4°C/km (Otamendi et al. 2008, 2009).
Por otra parte, la generación de un apilamiento
tectónico simultáneo con la intrusión
del Granito La Escalerilla, permite
justificar la permanencia de un gradiente
geotérmico relativamente constante entre
los diferentes tiempos (t0, t1 y t2), sin
permitir una elevación importante del
mismo, a pesar del aporte de calor del intrusivo
sobre la roca de caja cercana al
contacto. La presencia común de cianita
en el borde oriental del Granito La Escalerilla
desde la región de La Carolina
hasta Pancanta, parecen sustentar las condiciones
de presión aquí determinadas. Es
decir, estos resultados sugieren, que durante
la intrusión del Granito La Escalerilla
y probablemente durante su etapa de enfriamiento, aumentó considerablemente
la presión litostática, pero también la
temperatura en la roca de caja ubicada al
oeste del mismo (Formación San Luis),
por lo tanto el argumento más convincente
para explicar dicho fenómeno, es el
de considerar un rápido apilamiento tectónico
que no permitió el ascenso del
gradiente geotérmico, y dicho apilamiento
estaría directamente relacionado con la
colisión del terreno de Cuyania sobre el
borde occidental de Gondwana.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece al Banco Río por el financiamiento para la realización de los análisis de microsonda electrónica bajo el Proyecto "Metalogénesis de yacimientos vetiformes de wolframio, situados en el Valle de Pancanta, provincia de San Luis y su comparación con los yacimientos del Orógeno Varísico". Al Conicet por el otorgamiento de la beca interna de postgrado Tipo I y II. A la Universidad Nacional de San Luis, mediante el Proyecto de Ciencia y Técnica N° 340103 "Estudios del Basamento y Sedimentitas Mesozoicas de la Provincia de San Luis. Se agradece el arbitraje de las Dras. Graciela Vujovich y Alina Tibaldi, que han permitido mejorar la calidad de este trabajo debido a sus valiosas recomendaciones.
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Recibido: 3 de junio, 2010.
Aceptado: 5 de abril, 2011