COMUNICACIÓN
Cráter de explosión asociado al volcanismo cretácico en la región cumbral de la Sierra chica, Córdoba
Natalia Del Valle Oviedo y Ricardo A. Astini
Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Universidad Nacional de Córdoba,Córdoba. E-mails: oviedonatalia@hotmail.com.ar, raastini@efn.uncor.edu
RESUMEN
Por primera vez se describe un cráter volcánico asociado con la actividad magmática cretácica de sinrift que caracterizó a la faja central de la República Argentina en la región cumbral de la Sierra Chica de Córdoba. La estructura subcircular rellena de depósitos brechosos que contiene bloques y escorias basálticas se aloja en el basamento cristalino. Posee ~300 m de diámetro promedio y 45 m de desnivel topográfico. Se encuentra en las cabeceras de un gran paleovalle que se abre hacia al este, labrado sobre la dorsal de la Sierra Chica y relleno con depósitos volcaniclásticos del Cretácico y psefitas del fanglomerado Valle del Sol, que la cubren en discordancia erosiva. Dicha estructura (maar-diatrema) se asocia con la actividad explosiva, de naturaleza freatomagmática, del volcanismo monogénico del Cretácico (Formación El Pungo). Asociados con dicho episodio, se reconocen depósitos volcánicos y volcanosedimentarios en la proximidad.
Palabras clave: Cráter de explosión; Cretácico; Volcán monogénico; Freatomagmática; Argentina.
ABSTRACT
Explosion crater associated with the Cretaceous volcanism atop the Sierra Chica, Córdoba
For the first time a volcanic crater associated with the Cretaceous synrift magmatic activity that characterized a north-south
trending belt in central Argentina, near the top of the Sierra Chica of Córdoba, is described. The subcircular structure filled
with brecciated deposits containing blocks and basaltic scoria develops in rocks of the crystalline basement. The annular
structure has ~300 m mean diameter and 45 m depth. It is located in the head-waters of a great paleovalley that opens towards
the East, incised on the basement rocks of the Sierra Chica and filled with cretaceous volcaniclastic deposits and conglomerates
of the Fanglomerado Valle del Sol that overlies it in erosive unconformity. The maar-diatreme structure is associated with a
strongly explosive stage, of freatomagmatic origin, related to monogenetic volcanism that occurred during the Cretaceous (El
Pungo Formation). Associated with this episode, volcanic and volcanosedimentary deposits were recognized in the vicinity.
Keywords: Explosion crater; Cretaceous; Monogenic volcano; Freatomagmatic; Argentina.
INTRODUCCIÓN
Durante el Cretácico se generaron cuencas
extensionales alineadas con las actuales
Sierras Pampeanas Orientales de Córdoba
y asociadas con el episodio de rifting
que condujo a la apertura del océano
Atlántico (Uliana y Biddle 1988, Schmidt et
al. 1995). Este proceso de extensión cortical
habría favorecido el desarrollode actividad
magmática basáltica (véase Gordillo
y Lencinas 1979, Kay y Ramos 1996)
en esta región. La posterior inversión tectónica
asociada con el levantamiento andino
de la Sierra Chica ha destechado y
eliminado parte de este registro. Sin embargo,
relictos de dicha actividad eruptiva
(Gordillo y Lencinas 1967 y 1979,
Lagorio 2008) y depósitos volcanosedimentarios
asociados al ciclo de sedimentación
de sinrift han sido descriptos y
estudiados por Delpino et al. (1999), Sánchez
et al. (1999 y 2001) y Sánchez (2001a
y 2001b) en la localidad del Pungo. Recientemente,
la apertura de la nueva traza
del camino al Cuadrado, que corta la Sierra
Chica (~31°8´S) entre las localidades
de Salsipuedes y Valle Hermoso han permitido
estudiar en detalle (Oviedo 2012)
depósitos de caída y de gravedad asociadas
a procesos estrombolianos y depósitos
de oleadas piroclásticas y bloques
balísticos producto de manifestaciones
freatomagmáticas (Oviedo y Astini 2014)
que forman parte de una cubierta volcanosedimentaria
preservada como relictos
sobre la dorsal de la Sierra Chica.
Hasta el presente, sin embargo, no han sido
documentadas estructuras volcánicas
que puedan ligarse a los depósitos volcánicos
y volcanosedimentarios cretácicos
en la región, y solo se conoce un ejemplo
en el NOA asociado con el Grupo Salta
(Risso et al. 1993). El grado de preservación
de volcanes de tipo monogénico es
muy bajo, dado que inmediatamente finaliza
la etapa activa del volcán, comienzan
a actuar los procesos de degradación (etapa
pasiva) (Wood 1980a y b, Cas y Wright
1987, Valentine et al. 2006, Kereszturi y
Németh 2013). Dicha degradación es el
resultado de una combinación de controles
climáticos, tectónicos, geomorfológicos
y biológicos, como así también de las
características composicionales y texturales
del depósito.
El objetivo de este trabajo es dar a conocer
la existencia de un cráter de explosión
(estructura de tipo maar-diatrema) asociado
con la actividad volcánica del Cretácico
que ha sido preservado bajo una
cubierta sedimentaria relictual que aún
cubre, de a parches, la región cumbral de
la Sierra Chica y su vertiente este. La misma
constituye al momento, la única estructura
volcánica cretácica que ha sido
cartografiada en la provincia de Córdoba
(Fig. 1) y se habría formado durante una
etapa de sinrift.
Figura 1: a) Mapa de la cubierta sedimentaria de la Sierra Chica a lo largo de la ruta provincial Nº E-57 mostrando la distribución fragmentaria de los depósitos
volcánicos y volcaniclásticos y la localización de la estructura cratérica (semicírculo negro) en el interior de la estancia La Sureña. b) Mapa de detalle de las unidades
aflorantes en la zona del cráter. c) Perfil topográfico de la estructura interpretada como centro eruptivo.
MARCO GEOLÓGICO
La Sierra Chica constituye el segmento
más oriental de las Sierras Pampeanas
y se originó por inversión tectónica, durante
el Mioceno-Plioceno, de fallas normales
cretácicas asociadas a una etapa de
sinrift desarrollada en la región central de
Argentina (Schmidt et al. 1995, Martino et
al. 2012).
El basamento de la sierra es de edad neoproterozoica-
paleozoica y de naturaleza
ígnea-metamórfica (Pastore 1932, Gordillo
y Lencinas 1979, Dalla Salda 1984,
Kraemer et al. 1995, Baldo et al. 1996), estando
constituido por rocas paraderivadas
(metasedimentarias) y ortoderivadas,
e intrusivos filonianos de composición
variable (Baldo et al. 1996). La cubierta sedimentaria
se distribuye a manera de parches
aislados a lo largo de la Sierra Chica
y está representada fundamentalmente
por depósitos epiclásticos psefíticos rosados
a rojizos pálidos conocidos como
Formación (Fanglomerados) Valle del
Sol (Gordillo y Lencinas 1967). Sobre ella
se apoyan relictos de depósitos aluviales
y loesoides cuaternarios. Asimismo, en
un trabajo reciente, luego de la apertura
de la nueva traza del camino al Cuadrado
(véase Fig. 1), Oviedo y Astini (2014) reconocieron
interpuesta entre los Fanglomerados
Valle del Sol y el basamento, una
unidad volcanosedimentaria de carácter
lenticular, conteniendo facies primarias
de caída, gravedad y oleadas. Los autores
interpretaron a estos depósitos como
asociados a etapas activas de volcanismo
estromboliano y freatomagmático cretácico
ocurridos en la proximidad. Asimismo,
reconocieron depósitos de retrabajo
temprano y tardío que caracterizaron como
pertenecientes a etapas pasivas y asociadas
con la degradación del sistema.
TERMINOLOGÍA
La terminología empleada para identificar las geoformas asociadas con erupciones explosivas de tipo freatomagmáticas (maar, diatrema, cráter de explosión, etc.) ha sido utilizada de manera ambigua y confusa en la literatura (véase Poblete Piedrabuena 1992, White y Ross 2011). En este trabajo, siguiendo las definiciones de Rittmann (1963), Tricart (1968) y Lorenz (1973) se empleará el término maar como sinónimo de cráter de explosión cuando dicha depresión se encuentra ocupada por un cuerpo de agua (lago cratérico).
UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN
La estructura subcircular se ubica aproximadamente
1,3 km al suroeste del casco
de la estancia La Sureña, en la región
cumbral de la Sierra Chica, sobre la traza
del camino al Cuadrado (ruta provincial
Nº E-57)(Fig. 1). Sus coordenadas son
31°8'24,01"S- 64°25'29,89"O, encontrándose
a una elevación actual de ~1250 m
s.n.m. y a escasos metros de la divisoria
de aguas.
Dicha estructura fue reconocida en trabajos
de campo y posee geometría semicircular,
~300 m de diámetro promedio, con
una suave elongación en sentido este-oeste
(Fig. 1b). Actualmente posee unos 40
m de desnivel topográfico (entre ~1265 m
s.n.m. en los bordes y ~1225 m s.n.m. en la
depresión central, Fig. 1c). La misma afecta
directamente a las rocas del basamento
cristalino que en la región poseen una foliación
general con rumbo norte-sur y buzamiento
de alto ángulo hacia el este (Fig.
1b). Esta fábrica controla la orientación de
diques y filones ígneos paleozoicos.
Durante la recorrida de campo, pudo verificarse
que los bordes de la estructura están
constituidos por rocas del basamento
y su altura promedio está entre 1260 y
1270 m, mientras que el fondo de la depresión,
relativamente plano, se encuentra
entre 1220 y 1230 m. En el borde oeste
se hallaron depósitos de brechas volcanosedimentarias
dispuestas en un contacto
neto y vertical contra las rocas del basamento
(Fig. 2b). La brecha contiene bloques
angulosos y subangulosos de naturaleza
volcánica (basaltos vesiculados y
amigdaloides) con diámetros de hasta 1,5
m (Fig. 2c) y numerosos bloques del propio
basamento dentro de una matriz areno-
lítica, mal seleccionada, de color rosada
y cementada con carbonatos (Fig. 2d).
La misma carece de estratificación evidente,
sin embargo parece contener planos
con inmersión hacia el centro de la estructura.
Composicionalmente la matriz
del depósito contiene un predominio de
granos y clastos juveniles rojizos, subangulosos
a subredondeados, vesiculados y
alterados y una fracción de entre 10-20 %
de clastos de basamento. Estos últimos
pueden llegar a tener tamaños máximos
de hasta 30 cm. Desde un punto de vista
litofacial se asemeja a la facies de retrabajo
temprano definida por Oviedo y Astini
(2014) ubicada próxima al casco de la estancia
La Sureña (véase Fig. 1).
Figura 2: a) Imagen de Google Earth mostrando la posición de
la estructura volcánica desarrollada
sobre el basamento (1,3 km al
SO del casco de la Ea. La Sureña).
Nótese su posición en la cabecera
de un gran valle y la relación con
la cubierta sedimentaria de la región.
Se ha dibujado de manera
aproximada la forma de la estructura
y se muestran los puntos donde
se encontraron afloramientos.
b) Foto de campo tomada hacia el
NO mostrando la relación entre el
basamento y los depósitos intraestructura
(el trazo punteado indica
aproximadamente el contacto).
Nótese lo verticalizado del plano
de contacto entre el relleno (región
deprimida en primer plano)
y los bordes de basamento. c) Brecha
y bloque de v ulcanita basáltica
amigdaloide en el interior de la
estructura. d) Detalle de la matriz
de la brecha donde pueden verse
fragmentos juveniles oxidados y
clastos de basamento. e) Afloramiento
de vulcanitas basálticas
afectadas por intemperismo inmediatamente
al S-SO del cráter.
Algunos de los bloques de basamento que bordean la estructura se escalonan hacia la depresión sin haberse podido observar material de relleno entre las fisuras actualmente abiertas. Inmediatamente bordeando la estructura anular, al sur y suroeste dela depresión, se encontró un afloramiento de basaltos en parte con estructura fluidal, de reducida extensión areal (no reconocible en la imagen) y de un espesor aproximado entre 4 y 6 m, representando un flujo lávico apoyado directamente sobre el basamento (Fig. 2e). La estructura se ubica en la cabecera actual de una red de drenaje que surca la vertiente oriental de la Sierra Chica con pendiente hacia el este (Fig. 2a) y forma la terminación occidental de un gran valle relleno con depósitos volcaniclásticos del Cretácico y psefitas del Fanglomerado Valle del Sol (Fig. 1b). La estancia La Sureña (Fig. 1a) ocupa esta depresión que tiene aproximadamente 600 m de ancho y 50 m de profundidad promedio con rumbo este-oeste, donde afloran lomadas subredondeadas formadas por los depósitos psefíticos antes mencionados, rodeados de altos de basamento. La naturaleza de su relleno permite interpretar que ésta geoforma constituye un paleovalle labrado sobre la dorsal de la Sierra Chica con antelación a la etapa de destechado actual que se inició a partir del Mioceno. En la actualidad, la erosión diferencial está eliminando el relleno sedimentario de esta depresión que no constituye una geoforma moderna, sino un paleovalle exhumado.
INTERPRETACIÓN DE LA ESTRUCTURA ANULAR
En base a las características de yacencia observadas y las brechas circunscriptas descriptas en los párrafos anteriores y a la naturaleza del volcanismo cretácico interpretado en la región por Oviedo y Astini (2014), se presume que la estructura anular desarrollada en basamento dentro de la estancia La Sureña representaría un cráter de explosión asociado al volcanismo monogénico cretácico, por debajo del cual se habría desarrollado una estructura de tipo diatrema. Esto es consistente con el relleno de brechas volcanolíticas, con un contacto neto verticalizado con el basamento circundante que indica su desarrollo por debajo del nivel medio del terreno prevolcánico y con su ubicación en la cabecera de un gran paleovalle (Fig. 2). La existencia de un volcán monogénico con etapas eruptivas estrombolianas y episodios hidromagmáticos (término usado en el sentido de Wohletz 1993 y Llambías et al. 2010) fuertemente explosivos, fue interpretada recientemente por Oviedo y Astini (2014) en base al análisis de facies en depósitos de caída (tefras lapillíticas escoriáceas vesiculadas rojizas, Figs. 3d, e y f) próximos a esta estructura, que contienen abundantes bloques de basamento como eyectos balísticos. Este afloramiento expuesto sobre el camino (GPS 31°7'52,38"S/ 64°24'24,44"O, véase Fig. 1) fue propuesto como paraestratotipo de la Formación El Pungo (119 ± 5 Ma). Además, estos autores también interpretan depósitos de oleadas piroclásticas (Figs. 3a, b y c) con una abundante proporción de líticos accidentales para afloramientos también expuestos sobre el camino al Cuadrado, a una distancia ~ 8 km hacia el este, alineados con la dirección del paleovalle aquí descripto. La presencia de bloques balísticos (sags) pertenecientes al basamento distribuidos e interpuestos entre las tefras de caída, afectadas por una fuerte oxidación térmica temprana estarían indicando la proximidad de un cráter explosivo y una estructura diatrémica (Valentine y White 2012). Los fragmentos juveniles que conforman los depósitos volcanosedimentarios (Figs. 3c y f) son de composición basáltica, tamaño arena gruesa a gránulos (2-4 mm), que en sentido estricto corresponderían a depósitos lapillíticos. Los granos individuales presentan morfologías subequidimensionales a tabulares, contornos irregulares y marcada rugosidad superficial (aspecto escoreáceo). Se encuentran muy oxidados, con tonalidades marrones y rojizas y presentan texturas porfíricas, amigdaloides y/o vesiculares. La alteración química se ve reflejada en los mafitos fuertemente oxidados y con contornos verdosos amarillentos y plagioclasas caolinizadas. En cortes petrográficos la pasta presenta una coloración rojo ladrillo (hematita) y aspecto microcristalino a criptocristalino (posiblemente vidrio oxidado) en la que en ocasiones resulta difícil identificar microcristales.
Figura 3: Ubicación y aspecto general de los principales depósitos volcanosedimentarios estudiados. a) Perfil esquemático del afloramiento de oleadas piroclásticas
mostrando ondulaciones de gran longitud de onda y una tendencia claramente agradacional del depósito. b) Foto del afloramiento. c) Detalle textural de la
oleada donde se ve el predominio de fragmentos; nótese la abundancia de cemento calcítico rodeando los fragmentos. d) Perfil esquemático de los depósitos de
caída y flujos gravitacionales. e) Imagen del afloramiento mostrando la tabularidad de los mantos de caída sobrepuestos por depósitos de flujos gravitacionales y
brechas. f ) Detalle mostrando las gradaciones internas de los depósitos de caída compuestos predominantemente por fragmentos juveniles.
La estructura anular aquí descripta representaría entonces el cráter explosivo de un aparato volcánico que habría tenido, durante su etapa activa, fases eruptivas de explosividad variable que condicionaron, por un lado, la distribución y características observadas en los depósitos volcanosedimentarios asociados (Oviedo y Astini 2014), y por el otro, su propia morfología. Las brechas volcanoclásticas localizadas en el interior de la estructura de paredes verticales y los pequeños parches de coladas basálticas encontrados en los alrededores, como así también el tamaño de la estructura (p.ej. White 1991a, Lorenz 2003, White y Ross 2011, Valentine y White 2012, Kereszturi y Németh 2013), permiten interpretar que se trataría de un cráter de explosión con su correspondiente diatrema en profundidad, que registró un episodio de explosividad freatomagmática de gran magnitud, dentro de la etapa activa del sistema monogénico, siendo las brechas la parte superior del relleno de la diatrema. Las diatremas son conductos volcánicos que en superficie desarrollan un cráter de explosión. Este tipo de estructuras están asociadas con actividad volcánica muy explosiva y se generan a partir del calentamiento, expansión y vaporización súbita de agua subterránea que accede al conducto volcánico produciendo la fragmentación e incorporación del encajonante y eventuales materiales juveniles (Sheridan y Wohletz 1983, Lorenz 1985, White y Ross 2011). En este contexto, tanto los componentes juveniles (no necesariamente abundantes) como los accidentales (rocas de caja) resultantes se caracterizan por un alto grado de brechamiento y pulverización, quedando los productos rellenando el conducto como en nuestro caso. Entre los depósitos asociados descriptos por Oviedo y Astini (2014), son comunes las oleadas basales y los eyectos balísticos de bloques accidentales que alcanzan los 30 cm de diámetro (Fig. 4). Una marcada humedad asociada con este episodio pudo conducir a la fuerte oxidación temprana que profusamente afectó a los depósitos de caída en la región (Oviedo y Astini 2014).
Figura 4: Bloque balístico de basamento perturbando
los mantos de caída. Nótese su eje mayor
en posición vertical y el grado de deformación que
genera en las capas de lapilli algunas de las cuales
se encuentran cortadas por efecto de la percusión.
RECONSTRUCCIÓN
En la proximidad de la estructura descripta en este trabajo y aflorando sobre el camino al Cuadrado existen registros de una etapa de vulcanismo activo durante fases relativamente tranquilas representadas por depósitos de mantos de caída y depósitos de flujos gravitacionales (Figs. 3d y e) asociados con la construcción de edificios volcánicos monogénicos (Oviedo y Astini 2014). Asimismo, se intercalan productos que indicarían mayor explosividad incluyendo niveles con abundantes bloques balísticos del propio basamento (accidentales) (Fig. 4) que habrían sido involucrados por la efectividad de explosiones freatomagmáticas. Depósitos de oleadas piroclásticas también expuestos en cortes del camino (Figs. 3a y b) estarían asociados con el cráter de explosión y la diatrema aquí descripta. En la figura 5 se esquematiza una posible evolución de dicho sistema desde su inicio, sucediéndose, durante la etapa activa, erupciones de carácter estromboliano e hidrovolcánico (Wohletz 1993). Este sistema habría concluido con una inusual etapa explosiva que quedó registrada por el cráter de explosión y la diatrema, luego de la cual le habría seguido una etapa pasiva ("passive stage" sensu Kereszturi y Németh 2013). Durante la misma, el sistema se habría degradado (Wood 1980a y b, Fisher y Schmincke 1984, White 1991b) hasta ser cubierto por una unidad epiclástica más joven, la Formación Valle del Sol. Ésta última cubrió discordancia erosiva mediante, tanto a los relictos volcanosedimentarios y volcánicos de la Formación El Pungo, como a la estructura volcánica y rellenó el paleovalle de la estancia La Sureña.
Figura 5: Dibujo esquemático
que sintetiza en cuatro
etapas la historia del volcán
monogénico cretácico. a)
Etapa inicial con erupciones
estrombolianas que
habrían desarrollado una
estructura de tipo cono de
escorias y generado depósitos
de caída y abundantes
eyectos piroclásticos.
b) Erupciones posteriores
freatomagmáticas fuertemente
explosivas, como
producto de la interacción
del magma con acuíferos
durante su ascenso, habrían
generado el cráter de explosión
y una diatrema asociada.
c) Con el comienzo de
la etapa pasiva del volcán
se produce la erosión tanto
del edificio volcánico relictual
como de los depósitos
volcanosedimentarios asociados.
d) El levantamiento
de la Sierra Chica contribuyó
con el proceso de degradación,
quedando expuesta
la estructura cratérica, el
tope de la diatrema y pequeños
parches de depósitos
volcanosedimentarios
que han quedado preservados
en zonas deprimidas
(paleovalles).
La situación actual de la estructura aquí descripta muestra prácticamente las características originales de un cráter de explosión asociado con erupciones freatomagmáticas desarrollado por debajo de la superficie prevolcánica compuesta por rocas del basamento cristalino (p.ej. , Lorenz 2003, Valentine y White 2012). Durante la etapa activa de volcanismo monogénico se habrían desarrollado conos de escoria y sppater pequeños, de tipo estromboliano, incluyendo flujos lávicos arealmente restringidos (Houghton y Gonnerman 2008), que interactuaron con sistemas fluviales efímeros y abanicos aluviales propios de la etapa inicial de depozonas de sinrift (p.ej. White 1991b). Posiblemente, durante la etapa del proceso de rifting en que se formaron sistemas lacustres endorreicos (Astini y Oviedo 2014) la propia freática podría haberse conectado con los conductos y cámara magmática (¿fase de maar?) generando etapas de fuerte explosividad (fase de diatrema y cráter de explosión y sus depósitos característicos). Es posible que durante la corta vida de estos sistemas monogénicos los estilos eruptivos hayan cambiado desde etapas de menor explosividad, de tipo estrombolianas, dominadas por fragmentación de juveniles vesiculados, hasta etapas fuertemente explosivas con mayor participación de accidentales pertenecientes al propio basamento sobre el cual se apoyaron los aparatos volcánicos. Estas últimas etapas estarían representadas por los depósitos de caída ubicados aproximadamente 2 km al noreste del conducto, sobre la traza del camino. El grado de oxidación de los fragmentos juveniles y la presencia de eyectos de basamento, apoyan la naturaleza explosiva de las erupciones y la participación variable de agua durante el ascenso del magma.
CONCLUSIONES
De acuerdo con las observaciones y estudios
realizados, en la región cumbral de la
Sierra Chica, inmediatamente al sur de la
nueva traza del camino al Cuadrado (ruta
provincial Nº E-57) se reconoce una estructura
anular, deprimida en su centro
por debajo del nivel del basamento circundante
y rellena con brechas volcanolíticas
que representaría un cráter de explosión
y su correspondiente diatrema,
originados durante una etapa fuertemente
explosiva del volcanismo cretácico monogénico
en la región.
Ésta sería hasta el momento, la única estructura
cartografiada en la región cumbral
de la Sierra Chica, asociada con la actividad
magmática del Cretácico que en
parte dio origen a los depósitos volcánicos
y volcanosedimentarios actualmente
distribuidos a manera de parches aislados
en dicha región.
El tamaño y el relleno de la estructura
volcánica permiten interpretar un episodio
fuertemente explosivo con desarrollo
de una diatrema en profundidad y un
cráter de explosión en superficie, posiblemente
en la etapa final de la actividad del
volcán. Erupciones estrombolianas iniciales
habrían generado conos de escorias
como así también depósitos de caída en la
zona adyacente al volcán.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos la lectura crítica y sugerencias efectuadas por el Dr. Iván Petrinovic (CICTERRA) quien leyó una versión preliminar del manuscrito y las observaciones y sugerencias de los revisores. El estudio fue realizado con fondos de SECYT- UNC y constituye parte de los resultados de la tesis de licenciatura de la primer autora.
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Recibido: 10 de diciembre, 2013
Aceptado: 25 de julio, 2014