ARTÍCULOS

Minerales pesados: asociaciones terciario-cuaternarias y provincias actuales. Sierra de San Luis. Argentina

 

Elda Di Paola* y Mirta Gonzalez*

* CONICET. Museo Argentino de Ciencias Naturales. Av. Ángel Gallardo 470. 1405 Buenos Aires, Argentina.

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RESUMEN

El presente trabajo da a conocer el resultado del estudio sobre minerales pesados contenidos en secuencias terciario-cuaternarias y en planicies aluviales actuales, ubicadas en la periferia de la mitad austral de la Sierra de San Luis. Se determinaron cuatro provincias que se identificaron con números romanos, correspondiendo la PI al área del Río Nogolí y alrededores, la PII a la región ubicada al sur de la anterior, que incluye arroyos efímeros; la PIII corresponde a la Cuenca del Río Quinto y depresión del Río Chorrillos y la PIV, a la zona del Cerro el Morro y alrededores.
Las secuencias Terciario-Cuaternarias fueron estudiadas en las localidades de Nogolí en el occidente de la Sierra y en el Potrero de Los Funes, Las Cañitas y Estancia La Petra, en el sur.
Los resultados obtenidos indican que las asociaciones mineralógicas predominantes en cada unidad, o provincia, dependen esencialmente de las áreas de aporte, habiéndose descartado procesos de meteorización y diagénesis, en la mayor parte de los afloramientos. El tectonismo provocó variaciones de las áreas de erosión y cambios fisiográficos; el clima se mantuvo árido a semiárido, lo cual está avalado por la falta de alteración de la fracción detrítica y la presencia de abundante carbonato, tanto en cementos como en calcretes. Se concluyó que el índice ZTR no debería ser empleado en zonas afectadas tectónicamente, ya que el mismo está relacionado con la "madurez" mineralógica, la cual difiere del "reciclado" de sedimentos que tiene lugar en zonas activas, dependiendo además del clima.
Se ha determinado que los MP en sedimentos recientes guardan "memoria" de las áreas de aporte anteriores a la actual. Asimismo se han relacionado las asociaciones de MP con los marcos tectónicos de las modas detríticas de areniscas, por Dickinson (1984), ya que la relación entre éstas y los MP puede ser considerada directa. Las asociaciones de las provincias I y II tendrían características de bloque de basamento elevado, en tanto que las III y IV corresponderían a una mezcla de orógeno reciclado, bloque elevado y arco magmático.

Palabras Clave: Asociaciones de minerales pesados; Provincias mineralógicas actuales; Asociaciones terciarias y cuaternarias; Sierra de San Luis; Procedencia; Marco tectónico; Índice ZTR; Modas detríticas.

EXTENDED ABSTRACT

A grant of the National Council of Scientific and Technical Research (CONICET) allowed to perform geologic studies and recollection of samples both from Tertiary-Quaternary sequences and from present sediments of the alluvial plains of the austral portion of the Sierra de San Luis, at Province of San Luis, Argentina (Fig. 1).
Heavy minerals of 30-125 microns grade of size were studied in order to characterize the heavy mineral suites of present provinces and the associations of the older sequences. Heavy minerals were chosen because they are sensitive indicators of provenance and other processes as tectonism, weathering, etc., proving to be a very useful tool to distinguish stratigraphic units of continental origin, when they are barren of marker fossils (Sozzi & Ojeda, 1992).
Four heavy mineral provinces were defined. PI, in the surroundings of Nogolí locality; PII which includes an area with several ephemeral creeks, located at the south of Nogolí River; PIII, that includes the Río Quinto basin and Río Chorrillos depression, covering more than 2000 km2 and PIV, located to the southeast of the Sierra in the vicinity of Cerro El Morro (Fig. 1).
PI heavy mineral association is dominated by green hornblende, derived from the erosion of amphibolites and gneisses, and by subordinate quantities of epidote, apatite, zircon, garnet and turmaline. The most frequent mineral in PII is epidote derived from La Escalerilla Granite, and minor quantities of apatite, homblende, zircon, garnet and orthopyroxene; the last coming from mafic or ultramafic complex (Fig. 2). PII has a greater number of species such as green, blue, brown and basaltic horblende, as well as important amounts of orthopyroxenes, clinopyroxenes (augite) and sillimanite (Fig. 3). The garnet-sillimanite ratio in this province is about 2:1-3:1 when it is provided by areas composed of quartz-micaceous schists and gneisses, while the proportion between orthoand clinopyroxene is about 2:1-1:1 when ultramafic rocks were eroded.
PIV has been subdivided into two subprovinces, the northern one with a dominant suite of homblende and epidote, derived from basement rocks, whereas the southern part is composed of a high percentage of volcanic clinopyroxene (Fig.4).
Tertiary-Quaternary heavy mineral suites were determined in several localities, such as Nogolí, on the west side of the Sierra, and in Potrero de los Funes, Estancia La Petra, Las Cañitas and Río Quinto, in the south (Fig. l).
In general there is a difference between the composition of Tertiary and Quaternary heavy mineral assemblages, due to the presence of different species or to different percentages of the minerals (Fig.5).
The performed studies clearly show that heavy mineral suites do accurately reflect the source area, while other factors, which might modify the heavy minerals suites, like weathering and diagenesis, can be excluded for this area. Older tertiary sediments are devoid of volcanic minerals, restricting the deposition of the strata to a time before the volcanic events took place.
Block faulting episodes are considered to be the major process controlling erosion and deposition, by modifying exposed geology of the source areas and the topography of the source and the deposition area. A recent example is the Río Chorrillos which at present is separated from Río Quinto basin by a subsoil structure that operates as a local water divisory (Fig. l). Heavy minerals seem to preserve a "memory" of primitive provenance areas, prior to assemblage modifying neotectonic episodes. By means of this "memory" it could be deduced that Río Chorrillos was once related to Río Quinto and that La Petra creek once eroded mafic-ultramafic rocks, whose outcrops at present are far away from its headwaters.
Climate, which is another factor in mineral stability, has been arid and semiarid since Los Andes elevation. Good indicators for this are the unaltered detritus, the abundance of calcareous cements and of calcretes of Paso de las Carretas Formation.
Another conclusion is that the ZTR index (Hubert, 1962) should not be used in active tectonic environments, while the concepts of "maturity" and "recycling" should be analyzed; in Sierra de San Luis "recycling" of immature sedimentites provides immatures detritus.
An attempt has been made to correlate heavy mineral suites with tectonic settings derived from modes of sandstones, sensu Dickinson (1984). The PI and PII heavy mineral assemblages can be related with basement uplift of continental blocks, while PIII and PIV may be considered to be the result of the erosion of areas of composite provenance, which include recycled orogen, magmatic arc and basement uplift.

Key words: Heavy mineral assemblages; Present mineralogical provinces; Tertiary and Quaternary suites; Sierra de San Luis; Provenance; Tectonic setting; ZTR Index; Detrital modes.

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INTRODUCCIÓN

En la presente investigación se ha realizado el estudio de las asociaciones de minerales pesados (MP) que integran las columnas terciario-cuaternarias en las localidades de Nogolí, situada en el occidente de la Sierra, y del Potrero de Los Funes. Estancia La Petra y de Las Cañitas en el sur de Sierra. También se han caracterizado las asociaciones de MP de las planicies aluviales de ríos y en arroyos efímeros actuales de la parte austral de la Sierra de San Luis (Fig. 1).

Figura 1. Mapa de la parte austral de la Sierra de San Luis y provincias actuales de minerales pesados. Los diagramas de frecuencia son los más representativos de cada provincia.
Figure 1. Map showing the southern part of the Sierra de Sun Luis and the present heavy mineral provinces. The pies are the most representative ones.

El objetivo principal ha sido determinar las Provincias Mineralógicas Actuales y las asociaciones de MP predominantes en las secuencias terciario-cuatemarias, así como establecer su vinculación con las áreas de procedencia, los procesos diagenéticos, los climas imperantes, el tectonismo y el vulcanismo. También se discute la validez del índice mineralógico ZTR, y se procura establecer una relación entre los MP y los marcos tectónicos (tectonic settings) utilizados por Dickinson (1984) para las modas detríticas de las areniscas.
En los ríos Nogolí y Quinto el muestreo se efectuó en los cauces, a 40 cm de profundidad, donde se encuentra la granulometría adecuada, ya que en las barras el tamaño de los granos es arena gruesa, guija y bloque. Los arroyos efímeros en general tienen un único cauce, con tamaño arena fina.
Los MP se han estudiado en la fracción correspondiente a 30-125 μm, en la cual se encuentra concentrado el mayor número de especies. Las muestras de los estratos miocenos y pliocenos se desagregaron en húmedo en mortero con mano de goma, se tamizaron y pipetearon cuando la granometría así lo requirió, se limpiaron los óxidos de hierro con solución de TAM, eliminándose los carbonatos con ácido acético diluido. Posteriormente se realizó la separación con tribromometano (bromoformo).
El número de individuos observados por microscopía fue aproximadamente de 250 granos por muestra: siguiendo los delineamientos sugeridos por Morton (1984) no se incluyeron en el conteo los minerales opacos, los micáceos ni las especies esporádicas. Los concentrados fueron estudiados en grano suelto, inmersos en nitrobenceno. Para su graficación, se eligieron diagramas circulares de frecuencia, eliminándose en algunos casos en los más pequeños, los porcentajes menores que originaban complicaciones en los dibujos. Los porcentajes completos pueden ser leídos en las Tablas I, II, III, IV y V. Las muestras procesadas fueron 70, de las cuales se eligieron aquellas que representaban a grupos con la misma asociación y similar distribución.

Tabla I. Provincias I y II.
Table I. Provinces I y II.

Tabla II. Provincia III.
Table II. Province III.

Tabla III. Provincia IV.
Table III. Province IV.

Tabla IV. Pleistoceno.
Table IV. Pleistocene.

Tabla V. Mioceno.
Table V. Miocene.

En las áreas ya investigadas en Rivarola (1990), Ojeda (1991) y Sozzi (1991) se realizaron nuevos conteos mineralógicos, para evitar los efectos derivados de las observaciones efectuadas por distintos operadores, con el fin de homogeneizar los resultados no obstante haber dirigido, una de las autoras (EDP) dichos trabajos.

GEOLOGÍA DEL ÁREA

Las Sierras de San Luis, del Morro, etc., constituyen el extremo austral del Sistema de Sierras Pampeanas; están formadas por rocas con distinto grado de metamorfismo, granitoides, pegmatitas y aplitas, rocas básicas y ultramáficas, cuya edad se estima precámbrica y paleozoica. Además hay domos, diques, andesíticos, traquiartdesíticos y dacíticos de edad terciaria (Broggioni, 1987).
En la periferia afloran sedimentitas terciario-cuaternarias. Estas secuencias han sido definidas litofacial y petrográficamente en el Potrero de los Funes por Rivarola & Di Paola (1993), donde están integradas por las formaciones San Roque (miocena), Cruz de Piedra (pliocena?) y Fanglomerado del Potrero (pleistocena baja); sus equivalentes para la localidad de Nogolí han sido estudiados por Sozzi (1991) y por Ojeda (1991), y en las inmediaciones del Río Quinto, por Santa Cruz (1978). Estas unidades se encuentran separadas por discordancias angulares y/o erosivas de carácter regional y local, siendo la más antigua pre-miocena.

MINERALES PESADOS PRESENTES EN LAS UNIDADES DEL BASAMENTO CRISTALINO

La Sierra de San Luis está constituida por rocas metamórfico-magmáticas distribuidas en fajas con rumbo submeridiano, lo cual puede ser observado en el mapa de Pastore & Ruiz Huidobro (1952) y más recientemente, en el de Yrigoyen (1981) y en el de Ortiz Suárez et al. (1992).
Se ha tratado de hacer un resumen de las especies de MP predominantes, consultando bibliografía sobre la naturaleza de las rocas del Basamento Cristalino. El objetivo de esta tarea se ha visto dificultado debido a que no siempre de los minerales pesados.
González Bonorino (1961) menciona, en esquistos metamórficos cuarcíticos y micacíticos, la presencia de epidoto; en la roca de caja del complejo básico, circón y apatita; en las granulitas granate (6%) y circón (3%), y en las granulitas piroxeno-micáceas 35% de ortopiroxeno. En las rocas básicas indica la presencia de broncita-hipersteno y de tres variedades de hornblenda con colores verde oliva, verde pálido y verde azulado.
Kilmurray & Villar (1981) reconocen, en la zona de gneises, estaurolita y sillimanita; en la faja de rocas básicas y graníticas, cianita, sillimanita y ortopiroxeno; en la zona de filitas granate; en las migmatitas anfíbol, y en la faja de complejos ultramáficos zonales, ortopiroxeno, broncita, hornblenda, olivina, antofilita. tremolita y espinelo; presentando en los contactos clinopiroxenos, ortopiroxenos y granate. En las metabasitas son comunes anfíboles, granates, epidoto, apatita, cianita y broncita.
En el trabajo de Ortiz Suárez el al. (1992) sobre la Sierra de San Luis se menciona sillimanita, granate y hornblenda en las franjas de gneises y migmatitas de alto grado de metamorfismo, y granate, andalucita, estaurolita, sillimanita y cordierita en esquistos de grado medio.
En los granitoides precinemáticos predominan anfíbol y granate; en los granitoides sincinemáticos, pegmatíticos y graníticos, granate, circón y apatita, en tanto que los postcinemáticos presentan anfíbol. Berilo y turmalina son citados por diversos autores en algunos cuerpos pegmatíticos.
Llambías & Malvicini (1981) en la zona occidental de la Serranías del Morro y Los Morrillos mencionan esquistos biotíticos cuarzo-oligoclásicos, con granate predominante; hacia el oriente hay sillimanita, granate, apatita y turmalina. En el contacto de los esquistos biotíticos con scarns predomina el epidoto, en las anfibolitas asociadas con éstos prevalecen anfíboles y epidoto. Minerales comunes a todas las tactitas de la región son: tremolita-actinolita, epidoto (sic), clinozoicita, zoicita, titanita y apatita. En aplitas blancas hay apatita, granate y circón como accesorios y las vetas de cuarzo y turmalina contienen asimismo berilo y apatita. El granito de San José del Morro presenta facies con horblenda (Lema, 1980).
Llambias & Broggioni (1981) determinaron hornblenda basáltica, clinopiroxeno y titanita como accesorios en andesitas y traquiandesitas.

RESULTADOS OBTENIDOS

Provincias Actuales de Minerales Pesados
El concepto de "provincias de minerales pesados" se utiliza en el sentido de Friedman & Sanders (1978 pp:39) quienes expresan que "cuando los minerales pesados han sido determinados a partir de una red de muestreo con extensión regional, la distribución de ciertas especies puede formar un diseño areal distintivo. Un área con asociaciones de minerales pesados similares es una Provincia de minerales pesados".
Los MP fueron estudiados en la cuenca del Río Nogolí, cuyos tributarios, que drenan la parte alta del borde occidental de la Sierra, cubren una superficie de 400 km². Hacia el sur, en la misma ladera, se muestrearon arroyos estacionales que avenan la Sierra con rumbo E-O.
En el sur de la Sierra se colectaron muestras en el Río Chorrillos y en el Río Quinto y sus tributarios, los que forman una cuenca de más de 2000 km² de superficie, y en los arroyos que erosionan los Cerros El Morro y Los Morrillos (Fig. 1).
El análisis de los MP predominantes en los sedimentos fluviales permitió definir cuatro provincias mineralógicas (Fig. l y Tablas I. II y III). La Provincia I, que está integrada por los sedimentos de la planicie aluvial del Rio Nogolí y sus tributarios, se caracteriza por la prevalecencia de la hornblenda de color verde, siendo accesorios epidoto, apatita, circón, granate y turmalina (Fig. 2). La abundancia de hornblenda puede ser explicada por la erosión de anfibolitas y de los gneisses, que forman una amplia faja en el occidente de la Sierra, en tanto que el epidoto podría tener su origen en la destrucción de granitoides sincinemáticos.

Figura 2. Diagramas de frecuencias de HP de las Provincias I y II.
Figure 2. Pie chart of the heavy minerals content of Province I and II.

La Provincia II se extiende hacia el sur de la anterior y está formada por los MP de los arroyos sin nombre (numerados en este trabajo desde el 600 en adelante) que bajan de la Sierra. Está representada por epidoto como mineral preponderante y apatita, hornblenda, circón, granate y ortopiroxeno como subordinados (Fig. 2). Estos arroyos erosionan principalmente la franja suroccidental en donde aflora el Granito de La Escalerilla que sería la fuente principal del epidoto y del granate. La apatita, el circón y la hornblenda tendrían su origen en cuarcitas micáceas de la roca de caja de cuerpos máficos-ultramáficos y en granitos sincinemáticos; el ortopiroxeno (hipersteno) provendría de la erosión de los cuerpos máficos ubicados hacia el oriente de los anteriores.
La Provincia III abarca tanto la cuenca imbrífera del Río Quinto y su colector principal. (estaciones I y J, Di Paola, 1987) como la planicie del Río Chorrillos (Figs. 3 y 4). Se caracteriza por una asociación con mayor variedad mineralógica debido a la amplitud de la zona erosionada (Fig. 2). En general el mineral predominante es hornblenda, constituida por variedades verdes, azuladas, pardas y por lamprobolita; epidoto y granate le siguen en orden de importancia a los inosilicatos; el clinopiroxeno (augita), el hipersteno y la sillimanita aparecen en cantidades casi siempre considerables; la apatita. el circón y la turmalina se encuentran subordinados.

Figura 3. Diagramas de frecuencia de MP de la Provincia III mostrando las asociaciones de los tributarios del Río Quinto, del Río Chorrillos y del Arroyo La Petra.
Figure 3. Pie chart of Province III showing the suites of the tributaries of the Quinto river and of Chorrillos river and La Petra creek.

Figura 4. Diagrama de frecuencia de MP del colector principal de la Provincia III y de la Provincia IV.
Figure 4. Pie chart of Quinto river (Province III) and of rivers and creeks of Province IV.

Esta provincia es la que cubre mayor superficie y erosiona diversos tipos de rocas pertenecientes al Basamento Cristalino, a los cuerpos volcánicos y a las sedimentitas terciarias. En casi todos los tributarios de la cuenca imbrífera predomina la hornblenda, cuyas variedades verde y azulada provienen tanto de rocas metamórficas como de rocas magmáticas, en tanto que la lamprobolita identifica a los cuerpos volcánicos.
Es interesante hacer notar que el par granate-sillimanita presenta casi siempre proporciones variables entre 2:1 y 3:1 cuando proviene de la erosión de los esquistos cuarzo-micáceos y de los gneises, que forman franjas por donde circulan los ríos Grande y Trapiche. La relación 2:1 a 1:1 entre el ortopiroxeno y el clinopiroxeno indica la erosión de los cuerpos máficos-ultramáficos, estimándose que, en ausencia del ortopiroxeno, la sola presencia de clinopiroxeno señala la erosión de vulcanitas únicamente. En el colector principal (Río Quinto) la hornblenda continúa siendo el MP con mayor porcentaje (entre 36 y 48%) en tanto el resto presenta la misma gama de especies mineralógicas que en los ríos de la cuenca imbrífera, desaparece la relación existente entre el granate y la sillimanita, manteniéndose relativamente la del par hipersteno-clinopiroxeno, siempre con mayor abundancia del primero.
En el Río Chorrillos, el epidoto, la hornblenda y el granate se encuentran en cantidades similares, manteniéndose la proporción orto-clinopiroxeno. Se considera que los sedimentos de este río presentan influencia de la Provincia II, que tiene al epidoto como principal componente y de la III; en donde la cantidad de anfíbol y granate es importante. No obstante esto, el diagrama porcentual se asemeja a los de los tributarios del Río Quinto (Fig. 3), con la excepción del porcentaje de turmalina. Como hipótesis puede considerarse que el Río Chorrillos habría formado parte de la cuenca del Río Quinto; actualmente se encuentra desvinculado de ella por un alto topográfico que puede ser observado en el mapa geológico de Pastore & Ruiz Huidobro (1952). Del mismo modo el Arroyo La Petra, que corre sobre terrenos terciarios y cuaternarios (Formaciones San Roque y Barranquitas) presenta 44% de inosilicatos, siendo la relación orto-clinopiroxeno de 1.5 (Fig. 3). Esto señalaría que en algún momento de su historia reciente habría erosionado la faja de cuerpos ultramáficos ubicada hacia el oeste, de la cual quedó apartado por la misma estructura positiva antes mencionada. Para explicar la composición actual de estos sedimentos se considera que, la carga del lecho de los ríos o arroyos con baja pendiente y poco caudal, en climas áridos o semiáridos, conservarían "memoria" de las áreas de aportes anteriores a modificaciones fisiográficas menores, producidas por la neotectónica.
La Provincia IV está compuesta por los sedimentos de los ríos que drenan los Cerros El Morro y Los Morrillos, tales como los arroyos de La Guardia, El Morro y La Guillermina. Se incluye el Río del Rosario, que tiene sus nacientes en los cerros volcánicos homónimos.
Esta provincia presenta cierta dualidad en el comportamiento mineralógico, lo cual avalaría la creación de dos subprovincias: la del norte, en la cual hornblenda y epidoto son los minerales predominantes y la del sur, en donde el clinopiroxeno tiene porcentajes que oscilan entre el 29 y el 69% y hay presencia de cristales euhedrales de titanita (Fig. 4). El resto de la asociación está constituido por MP correspondientes a los accesorios mencionados anteriormente para las rocas del Basamento Cristalino de esa región: el par epidoto-hornblenda proviene de esquistos y anfibolitas epidotizados y de los mármoles descriptos por Llambías et al. (1982): el clinopiroxeno y la titanita derivan de la erosión de los cerros volcánicos.

Asociaciones de Minerales terciario-cuaternarías
Las secuencias terciario-cuaternarias analizadas corresponden a los afloramientos de Nogolí, del Potrero de Los Funes, de Las Cañitas y de Estancia La Petra, (Fig. 5 y Tablas IV y V). Las unidades que afloran en la cuenca del Río Quinto no proporcionaron información confiable sobre MP debido a la formación de duricostras calcáreas y al reemplazo selectivo de los clastos por el carbonato de calcio.

Figura 5. Diagramas de frecuencia de MP de secuencias miocenas y pleistocenas de distintas localidades.
Figure 5. Pie chart of miocene and pleislocene sequences from different localities.

El Terciario (Mio-Plioceno) en Nogolí se caracteriza por estar constituido en partes casi iguales por circón, granate, turmalina y hornblenda y, ligeramente subordinado, epidoto. Los minerales son los mismos que aparecen en la actualidad difiriendo los porcentajes: aparentemente la erosión habría afectado principalmente los granitoides y los esquistos. En las capas correspondientes al Pleistoceno Bajo predominan la hornblenda verde y el epidoto, lo cual indicaría que los tributarios de la cuenca imbrífera estarían erosionando las anfibolitas, gneisses y granitoides sincinemáticos.
En la Cuenca del Potrero de Los Funes existen diferencias composicionales apreciables entre las capas terciarias y cuaternarias. El Mioceno (Formación San Roque) presenta granate como mineral predominante y en orden de importancia decreciente, epidoto, apatita, circón y turmalina, los que provendrían de granitoides y de esquistos de grado medio. En el Pleistoceno (Formación Fanglomerado del Potrero), el porcentaje del granate cede lugar a la mayor frecuencia de apatita, clinopiroxeno y hornblenda verde, lo cual indica un cambio en la procedencia, y la aparición de las vulcanitas como áreas de aporte.
El Terciario de La Petra (¿Formación San Roque?) está constituido por la asociación predominante epidoto-hornblenda verde corroída y por turmalina, circón y apatita en proporción subordinada. En la Formación Ea. La Petra, terraza de edad Pleistocena del Río Quinto, aparecen, en orden de abundancia decreciente, apatita, hornblenda verde (corroída), clinopiroxeno, granate, circón, turmalina y epidoto. Esta composición se explicaría por la erosión de las capas terciarias y del Basamento Cristalino, incluyendo las vulcanitas.
Hacia el sur de la Sierra, pasando la depresión del Río Chorrillos, en la localidad de Las Cañitas, el Terciario (Mioceno) que aflora en el fondo de las cañadas (Formación San Roque) está constituido principalmente por epidoto, en tanto que la Formación Donovan, suprayacente, de edad pleistocena baja, presenta la misma asociación mineralógica, con aumento del porcentaje de granate y apatita, a expensas del epidoto y del circón. A pesar de la discordancia existente entre ambas unidades, el área de procedencia parece no haber variado, correspondiendo fundamentalmente a granitoides y a esquistos.
Es menester tener en cuenta que en la cuenca del Río Quinto, Santa Cruz (1978) menciona, sin cuantificar, para las rocas miocenas calcretizadas de la Formación Paso de las Carretas la asociación de apatita, granate, turmalina, circón, hornblenda verde, epidoto e hipersteno, señalando ausencia de vulcanismo contemporáneo. En una revisión, se concluye que todo el Terciario Mioceno del borde occidental y austral de Sierra se caracteriza por la ausencia de material volcánico. Esto acotaría el lapso de depositación de las formaciones San Roque y Paso de las Carretas, como anterior a la extrusión de las vulcanitas, las cuales presentan un rango de edad muy amplio, entre 10 y 1,9 Ma (Ramos et al., 1991).
Con respecto a los detritos sedimentados durante el Pleistoceno puede considerarse que son, en gran parte, el producto de la erosión de las capas terciarias, levantadas conjuntamente con bloques del basamento por los Movimientos Ándicos, las cuales habrían contribuido principalmente con granate a la Formación Fanglomerado del Potrero, con hornblenda verde corroída a la Formación Ea. La Petra, y con epidoto a la Formación Donovan a los que se sumaron elementos de origen volcánico.

DISCUSIÓN

La diferencia de especies mineralógicas que se detecta al comparar las asociaciones de MP de las provincias actuales con las de las unidades terciario-cuaternarias, puede ser adjudicada a diversos factores: área de procedencia, orden de persistencia o estabilidad, paleoclima imperante durante la erosión y depositación, condiciones de soterramiento de los sedimentos durante la diagénesis, selección por abrasión en tránsito, tamaño inicial en la roca madre, tectonismo, vulcanismo, etc.
El análisis de los gráficos muestra que el comportamiento de las asociaciones mineralógicas parece depender, casi exclusivamente, de la composición del área de procedencia, por ejemplo, en la localidad de Nogolí la diferencia entre las asociaciones de MP de las secuencias mio-pliocenas (Unidades I-II) y pleistocenas, (Unidades III-IV) de Ojeda (1991) y de Sozzi (1991) se debe a la variación del área de aporte (predominio de granitoides vs. metamorfitas) debido a movimientos diferenciales de bloques de sierra que produjeron erosión retrocedente y capturas en las zonas altas.
El clima, otro de los factores de gran importancia en la estabilidad mineralógica, ha sido a partir del Mesozoico, y más aún, después de la elevación de Los Andes, casi uniformemente semiárido a árido, con ligeras variaciones hacia climas estacionales en el Plioceno (Di Paola, 1994): como consecuencia de ello, las áreas de aporte generalmente han entregado los sedimentos sin mayores alteraciones químicas.
El clima semiárido también determinó que el sistema de circulación poral de fluidos, en los abanicos aluviales y cuencas fluviales asociadas, diera lugar principalmente a la precipitación de calcita (y en menor proporción de anhidrita) tanto en los espacios intraclásticos como en el desarrollo de duricostras calcáreas.
No se descarta la acción de disolución interestratal en las capas más viejas, pero cabe destacar que no hay evidencias ciertas de este proceso, con la excepción de las horblendas con extremos corroídos encontradas en terrenos terciarios de la localidad de Estancia La Petra, y de la calcretización de las sedimentitas de la Formación Paso de las Carretas, fenómenos circunscriptos, ya que la asociación de MP del Terciario presenta en general muy buen estado de conservación. La acción de los procesos diagenéticos, por lo tanto, se reduciría a la tinción con óxidos de hierro en especies como el granate y algunos epidotos.
El cemento calcáreo y las arcillas de tres capas, son el material aglutinante de las sedimentitas terciarias, no observándose reemplazos en la fracción clástica. Se estima que este material habría actuado preservando las especies minerales, proceso ya mencionado por Morton (1984) con cementos tales como calcita, esmectita y analcima.
Los efectos de la selección por abrasión en tránsito se consideran mínimos, ya que la desagregación de grandes cristales (especialmente de granate y epidoto), se produce inicialmente en la roca madre -rasgo observado en cortes delgados provenientes de las mismas- la cual al ser erosionada aporta el mineral fraccionado, en tanto que el tamaño original de otros minerales, como el circón, no sobrepasa los 30 micrones.
La neotectónica y el vulcanismo han actuado sobre el diseño de la red hidrográfica, modificándola por captura, por erosión retrocedente y por formación de divisorias de aguas locales. Un ejemplo de esto último, puede observarse en el mapa de Pastore & Ruiz Huidobro (1952), en donde un alto topográfico con rumbo N-S desvinculó el Río Chorrillos de la cuenca del Río Quinto y desvió las nacientes del Arroyo La Petra hacia el este, rasgos que condujeron a la elaboración de la hipótesis sobre la “memoria” de las áreas de aporte, conservada en sedimentos, mencionada en párrafos anteriores.
La información reunida ha permitido hacer una revisión sobre la aplicación del índice ZTR de Hubert (1962), el cual se basa en la sumatoria del porcentaje de circón, turmalina y rutilo en ortocuarcitas, arcosas, grauvacas, etc., según la clasificación de psamitas de Krynine (1948). Hubert (1962) llegó a la conclusión (pp. 448) que “la madurez mineralógica de las asociaciones de minerales pesados de areniscas está cuantitativamente definida por el índice zircón-turmalina-rutilo (ZTR) propuesto...” y “...el tectonismo es un factor de control fundamental en la sedimentación y determina mayormente, la composición mineralógica general”.
A partir de esta circunstancia, prácticamente en todos los textos de sedimentología con capítulos dedicados a tratar minerales pesados se menciona al ZTR como valor indicador de madurez, insinuando cierto empleo liberal del mismo. Tal es el caso de Morton (1984) que establece (pp. 255) "el aporte del grado de reciclado de un sedimento es un problema que nunca ha recibido una atención satisfactoria, pero hasta el momento el concepto del índice circón-turmalina-rutilo (ZTR) es una aproximación válida.” “...sin embargo tanto el grado de meteorización del área de aporte como la intensa disolución interestratal, también aumentan el índice ZTR. Consecuentemente, un alto valor del índice ZTR puede ser sólo diagnosis de reciclamiento si los otros factores han podido ser eliminados".
La utilización del índice en el presente trabajo, en secuencias miocenas hasta holocenas, ponen de manifiesto que el mismo da resultados erráticos, que dependen esencialmente del área de aporte, no pudiendo adjudicar sus valores a procesos de "reciclado" de los cuales hay claros indicios. Por ejemplo en el área de Nogolí la unidad pleistocena (UIII) tiene un ZTR de 1.8, la unidad pliocena (UII) de 22.9 y la miocena (UI) de 30.5. En el sur de sierra, en el área del Potrero de los Funes, la unidad pleistocena presenta un ZTR de 11.0 y la miocena de 14.0. En ambos casos la erosión plio-pleistocena aportó el producto de la destrucción tanto de rocas del basamento como de rocas de terciarias, en donde el circón y la turmalina son muy abundantes y el porcentaje de rutilo menor que 1%. Los resultados del índice "anómalos" si se aplica el criterio de Hubert (1962), se explican por la dilución de dichos minerales, debido a la aparición masiva de hornblenda y epidoto en la localidad de Nogolí y de hornblenda y granate en el sur de Sierra. Lo mismo puede ser aplicado en los casos de “reciclado” de viejas capas sedimentarias en los que se superponen, debido a procesos tectónicos, productos de la erosión de nuevas áreas de aporte. En estos casos, en lugar de la concentración de las especies más estables, se produce la dilución de las mismas.
Sería conveniente, por lo tanto, analizar el alcance de los términos madurez y reciclado. El primero se refiere a un proceso por el cual se van concentrando las especies más resistentes hasta llegar a un producto final, generalmente rico en cuarzo y circón, turmalina y rutilo (Pettijohn, 1975). El reciclado hace alusión a procesos de erosión sucesivos tal como lo define Zuffa (1984, pp. 170): "...ambientes geotectónicos tales como los cinturones orogénicos móviles pueden crear un continuo "reciclado", "retrabajo" o "canibalismo" del material sedimentario por emergencia parcial y erosión de secuencias sedimentarias." Sin embargo es obvio que, este último caso no conduce necesariamente a la "madurez" de los sedimentos, la cual depende además de otros parámetros, tales como la naturaleza del área de aporte, del clima, del tiempo de exposición a los agentes físico-químicos, etc. El reciclado de formaciones "inmaduras" en clima árido, va a dar lugar, seguramente, a un producto final inmaduro. Es que hay más parámetros que son fundamentales en la definición de un índice, tales como el tamaño y la frecuencia de los minerales que lo integran en la o las rocas madres, grado de tectonismo y el tipo de cuenca. Con respecto a esto último, es lógico pensar que existen diferencias de comportamiento en la composición de un sedimento, según éste evolucione en cuencas continentales o marinas, en márgenes activos o pasivos. En la tabla de Hubert (1962:445), arcosas eocenas de origen fluvial tienen un ZTR de 2, en tanto que para grauvacas cuarzosas micáceas eocenas litorales, el valor del índice es de 42. Los datos aportados en dicha tabla son, no obstante, muy escasos para establecer una generalización, por lo tanto sería conveniente realizar una investigación más profunda para sopesar la contribución de cada uno de los factores antes mencionados.
Con el sólo objeto de efectuar una aproximación con distintos enfoques, a la respuesta que las asociaciones de MP - directamente relacionadas con la composición de samitas - pueden dar a problemas geológicos, se confrontaron los datos obtenidos en este trabajo con los marcos tectónicamente definidos (orógeno reciclado, arco magmático, etc.), para las modas de areniscas propuestas por Dickinson (1984). Se concluyó que las capas terciario-cuaternarias y los sedimentos actuales que provienen de la Sierra de San Luis presentan una gran variedad composicional considerando que la sierra es un viejo orógeno con varias etapas metamórficas y magmáticas y vulcanismo terciario asociado, en el cual la tectónica produjo movimientos diferenciales de bloques, con las consecuentes respuestas sedimentarias. Las asociaciones de MP de las provincias I y II serían el resultado de la erosión de bloques elevados, en tanto que pocos km hacia el este-sudeste, las correspondientes a las provincias III y IV se asignarían a un marco mixto de bloque elevado, de orógeno reciclado y de arco magmático. Este breve análisis conduce a la idea que las modas detríticas y los MP que se asocian con ellas, deben ser estudiados desde varios puntos de vista, para optimizar su aplicación a la resolución de problemas estratigráficos, en el encuadre de la tectónica de placas.
Finalmente, cabe mencionar que la identificación de los minerales pesados prevalecientes tanto en distintas secuencias de capas antiguas como en los aluvios actuales, y la posibilidad de definir provincias, representan una herramienta de gran valor al permitir identificar los elementos que constituyeron las áreas positivas para cada unidad, las modificaciones que se produjeron posteriormente por tectonismo, vulcanismo, cambios climáticos, etc. y las consiguientes respuestas sedimentarias, sobre todo en aquellas zonas geológicas en las que predominan sedimentos continentales estériles.

CONCLUSIONES

- Se determinaron cuatro provincias mineralógicas actuales:
* La Provincia I que se caracteriza por la prevalecencia de hornblenda verde derivada de anfibolitas y gneises.
* La Provincia II, en la que domina el epidoto proveniente del Granito de la Escalerilla.
* La Provincia III, en la que prepondera la hornblenda, incluyendo la lamprobolita, y en la que el par granate-sillimanita, que tiene proporciones variables entre 2:1 a 3:l, proviene de esquistos y gneisses. La dupla orto-clinopiroxeno exhibe proporciones 2:1 y 1:1 y deriva de cuerpos máficos.
* La Provincia IV, que se divide en dos subprovincias: la del norte, definida por hornblenda y epidoto procedentes de esquistos y anfibolitas epidotizados, y la del sur, determinada por la abundancia de clinopiroxeno y la presencia de cristales de titanita, provenientes de las vulcanitas.
- Se determinaron las asociaciones de MP en unidades Terciario-Pleistocenas:
* La secuencia terciaria en Nogolí presenta partes equivalentes de circón, granate y turmalina, en tanto que en la pleistocena predomina hornblenda verde y epidoto sobre el resto.
* En el Terciario de la cuenca de Potrero de Los Funes, predomina el granate y en el Pleistoceno apatita, clinopiroxeno y hornblenda verde.
* En la secuencia terciaria de la localidad de Las Cañitas abunda el epidoto y en la pleistocena hay un aumento del porcentaje del granate y de la apatita.
* En el Terciario de la localidad de Estancia La Petra predomina el epidoto y la hornblenda verde corroída, en tanto que en la Formación Estancia La Petra, Pleistocena, se incorpora clinopiroxeno por la erosión de cuerpos volcánicos.
- Las asociaciones están relacionadas con el área de procedencia, descartándose la desaparición o alteración de especies por la acción de procesos de meteorización o diagenéticos.
- El carbonato de calcio, la anhidrita y las arcillas habrían contribuido a la preservación de las especies de MP en las unidades cenozoicas.
- No se ha encontrado aplicable el índice ZTR de Hubert (1962) por considerar que, además del tectonismo, el clima imperante y el tipo de cuenca son factores absolutamente determinantes de la composición mineralógica.
- Se diferencian los alcances de los conceptos de "madurez" y "reciclado ya que este último proceso no conduce necesariamente a la "madurez" de los sedimentos, la cual depende además de otros parámetros, tales como la naturaleza de la roca madre, el clima, el tiempo de exposición a los agentes físico-químicos, etc.
- Las asociaciones de MP se relacionan con las modas de las areniscas en las que están contenidas.
- Se aplicó el criterio de Dickinson (1984), determinándose para las asociaciones de MP del oeste de la Sierra, procedencia de bloque elevado, y para las del sur y sureste, procedencia de bloque elevado, de orógeno reciclado y de arco magmático, considerándose que son necesarios más elementos de juicio para optimizar la aplicación de los MP, en el encuadre de la tectónica de placas.
- Se postula como hipótesis que los minerales pesados del lecho de ríos y arroyos con baja pendiente y poco caudal, en climas áridos o semiáridos, guardarían "memoria" de las áreas de aportes anteriores a modificaciones producidas por la neotectónica.

Agradecimientos

Las autoras agradecen al CONICET y a la Secretaria de Ciencia y Técnica de la Universidad Nacional de San Luis por los subsidios otorgados: al Museo Argentino de Ciencias Naturales por la infraestructura brindada, y a los Licenciados D. Rivarola, H. Sozzi y G. Ojeda por el aporte que sus Trabajos Finales de Licenciatura significaron para la presente contribución. Asimismo se agradece al Dr. W. Lowe las correcciones generales y del Abstract, y a los demás árbitros, las sugerencias, que contribuyeron al mejoramiento del trabajo.

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Recibido: 11 de noviembre de 1994.
Aceptado: 19 de octubre de 1995