Estudo petrográfico e geoquímico das rochas vulcânicas aflorantes no embasamento (proterozóico superior-paleozóico inferior) da Cordilheira Oriental, Noroeste Argentino

Abstract

O embasamento da Cordilheira Andina no noroeste de Argentina registra pelo menos duas orogenias paleozóicas: a Orogênese Pampeana (~520 Ma) e a Orogênese Famatiniana (~ 460 Ma). A orogênese Pampeana foi registrada mais extensivamente na parte noroeste das Sierras Pampeanas, na Cordilheira Oriental e no altiplano da Puna. Nas Sierras Pampeanas, a orogênese foi caracterizada pela formação de um arco magmático relacionado à subducção de litosfera oceânica durante o Cambriano Inferior, seguida de colisão continental (535-520 Ma) de um terreno semiautoctone (bloco Pampia ou o Craton Arequipa-Belen-Antofalla). O Ciclo orogenético Famatianiano, ocorrido desde 490 ate 400 Ma, foi documentado no Sistema de Famatina, na Cordilheira Oriental e no altiplano da Puna. Registra a subducção de litosfera oceânica durante o Paleozóico Inferior com a acreção de um terreno exótico, a Precordilheira, aos 460 Ma aproximadamente. No noroeste argentino a orogênese Pampeana é documentada na Cordilheira Oriental e no setor leste do Altiplano da Puna como uma seqüência turbidítica de margem passiva denominada Formação Puncoviscana. Rochas plutônicas, com idades de ca. 530 Ma, intrudem a Formação já deformada, marcando o final da orogênese. Entanto a Orogênese Famatiniana no noroeste argentino é representada na Cordilheira Oriental por rochas siliciclasticas de plataforma e marinhas rasas e na Puna por rochas marinhas profundas. Durante este ciclo no Altiplano da Puna são gerados dois arcos magmáticos, denominados “Faja Eruptiva de la Puna Occidental” e “Faja Eruptiva de la Puna Oriental”. Rochas vulcânicas e sub-vulcânicas intercaladas na Formação Puncoviscana foram reconhecidas em diferentes localidades da Cordilheira Oriental e na borde leste do Altiplano da Puna: Vale do Río Grande, Serra de Niño Muerto e no Vale do Río Blanco. O presente trabalho reúne um conjunto de dados petrográficos, de química mineral, geoquímicos, e geocronológicos (idades U-Pb e K-Ar e relações isotópicas Sr-Nd) dessas rochas vulcânicas com o objetivo de classificá-las, conhecer o seu ambiente tectônico e vinculá-las por meio de suas idades à evolução da margem oeste da América do Sul. No Vale do Río Grande, as rochas do embasamento Neoproterozoico-Paleozoico Inferior são intrudidas por diques basálticos. Os dados petrográficos, de química mineral assim como os dados geoquímicos e isotópicos permitiram classificá-las como “ocellaranalcima monchiquitos”, uma variedade de lamprofiro alcalino sem feldspato. Dados K-Ar indicaram a idade de 163 Ma, as rochas exibem baixas a médias relações iniciais isotópicas 87Sr/86Sr (0.70377-0.70781) e relativamente altas relações iniciais de 143Nd/144Nd (0.512506- 0.512716), correspondendo a valores positivos de εNd (t) (+1.5-+5.6) e idades modelos entre 0.25-0.64 Ga. Os novos dados permitem sugerir que os lamprofiros de Río Grande, foram gerados durante o estagio de pre-rift do Rift Intracontinental de Salta (Jurássico Superior- Eoceno Inferior). Os dados isotópicos e as evidências petrológicas e geoquímicas, junto com os dados da literatura referentes à composição do manto neste setor dos Andes Centrais, permitiram inferir que os magmas derivam de um manto metassomatizado, modificado provavelmente pela Orogênese Famatiniana durante o Paleozóico Inferior. A área de El Niño Muerto, na borda leste do Altiplano da Puna, consiste em uma serra de direção nordeste-sudoeste, formada totalmente pelas rochas metassedimentares da Formação Puncoviscana. Rochas calci-alcalinos de alto K e composição dacitica intrudem na formação como um sill. Novos dados U-Pb por LA-ICPMS em zircões, bem como de isótopos de Sr-Nd indicam que os metadacitos de El Niño Muerto cristalizaram há 495 ± 4 Ma com altas relações iniciais de 87Sr/86Sr (0.71107-0.71180) e valores de εNd (t) negativos entre -9.7 e -5.9. O caráter peraluminoso apresentado por estas rochas sugerem que o magma do qual derivam os dacitos teve forte participação de material crustal seja por contaminação ou por fusão parcial de uma crosta continental com importante componente sedimentar. A idade e as características geoquímicas e isotópicas permitem localizar estas rochas no Arco Famatiniano desenvolvido durante o Ordoviciano no noroeste da Argentina. No vale do Río Blanco, na Cordilheira Oriental, foram reconhecidas rochas subvulcânicas, lavas almofadadas e depósitos peperíticos que se intercalam às rochas sedimentares hemipelágicas e turbiditicas reconhecidas como parte da Formação Puncoviscana. A geoquímica de elementos traço e terras raras, permitiu classificar estas rochas como basaltos e determinar que elas têm semelhanças com E-MORBs, com razões Zr/Nb desde 6.8 ate 9.5. Os novos dados LA-ICPMS U-Pb obtidos em zircões indicam que os basaltos cristalizaram há 501 ± 9 Ma a partir de um magma primitivo, com valores positivos de εNd (T) . Eles são caracterizados por relações moderadamente altas 87Sr/86Sr (0.70713-0.70942), valores de εNd (T) positivos entre +2.47 e +4.46 e idades modelo entre 0.84 e 1.12 Ga. O ambiente tectônico de formação destas rochas permanece pouco claro e as características geoquímicas indicam que eles podem ser comparados com os basaltos tipo EMORB ou com os basaltos anorogenicos de intraplaca. Tendo em conta que os basaltos do Vale de Río Blanco e os metadacitos de arco de El Niño Muerto foram gerados no mesmo momento, sugere-se nesta dissertação que os basaltos podem representar os remanescentes de uma bacia de retroarco, em relação ao Arco Famatiniano desenvolvido mais para o oeste durante o Cambriano Superior-Ordoviciano Inferior no noroeste de Argentina. ___________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The basement of the Andean Cordillera in NW Argentina records at least two orogenetic episodes during the Paleozoic: the Pampean Orogeny, (~520 Ma) and the Famatinian Orogeny (~ 460 Ma) The Pampean Orogeny was registered extensively in the northwestern Sierras Pampeanas and in the Eastern Cordillera and Puna Plateau. In northwestern Sierras Pampeanas this cicle was characterized by an early subduction-related magmatic arc followed by an Early Cambrian (535-520 Ma) continental collision of an semiautoctone terrane identified as the Pampia block or the Arequipa-Belen-Antofalla Craton. The Famatinian Orogenetic Cycle, documented in Famatina System, Eastern Cordillera and Puna Plateau, took place between 490 and 400 Ma. It records the subduction of oceanic lithosphere during the Early Paleozoic, followed by the an exotic terrane accretion, the so-called Precordillera terrane at ca. 460 Ma. In NW Argentina the Pampean Orogeny is documented in Eastern Cordillera and eastern border of Puna Plateau as a passive margin turbidite sequence, named Puncoviscana Formation. Plutonic rocks intrude into the folded sedimentary sequence, with age ca. 530 Ma, marking the end of this cycle. The Famatinian Orogeny, in NW Argentina is represented by platformal siliciclastic, shallow-marine sedimentary succession in the Eastern Cordillera and by deeper marine sediments to the west, in the Puna Plateau. In the Puna Plateau, during this cycle, two magmatic arcs so-called “Faja Eruptiva de la Puna Occidental” and “Faja Eruptiva de la Puna Oriental” are generated. Volcanic and subvolcanic rocks of uncertain age intercalated with detrital sediments of the Puncoviscana Formation have been recognized in several localities of the Eastern Cordillera and easternmost Puna Plateau: in the Río Grande Valley, in the El Niño Muerto Hill and in the Río Blanco Valley. The present study presents petrographic, geochemical and geochronological (U-Pb and K-Ar ages and Sr-Nd isotopic ratios) data for these volcanic/subvolcanic rocks. This study attempts to characterizations these rocks, identify their original tectonic setting and link them with the western margin evolution of South America. In the Río Grande Valley, the Neoproterozoic to lower Paleozoic basement rock units are intruded by dikes of basaltic compositions. Petrochemical, mineral chemistry, geochemical and isotopic data for these dykes permitted to classify them as ocellar-analcime monchiquite, a feldspar-free variety of alkaline lamprophyre. Biotite K-Ar data indicate the age of 164 ± 8 Ma. They have low to medium 87Sr/86Sr initial ratios (0.70377-0.70781), and Nd isotopic compositions corresponding to positive εNd (t) values (+1.5-+5.6) and TDM model ages between 0.25-0.64 Ga. Taking in account the new data, we suggest that the Río Grande lamprophyres are associated with pre-rift stage of Upper Jurassic to Lower Eocene Salta Intracontinental Rift. The isotopic date and petrochemical characteristics suggest together with the mantle compositions bibliography for this sector, that they derive from an old metasomatized lithospheric mantle, which has probably been chemically transformed during the Ordovician Famatinian Orogeny. The El Niño Muerto area, localized in the easternmost part of Puna Plateau, consists of a NE-SW hill formed entirely by the Puncoviscana metasedimentary sequence. High-K calcalkaline rocks of dacitic compositions constitute a sill which intruded into the sequence. New LA-ICPMC U-Pb zircon data and Sr-Nd isotopic ratios indicate that the metadacites crystallized at 495 ± 4 Ma with high initial 87Sr/86Sr (0.71107-0.71180) and negative εNd (t) values, between -9.7 to -5.9. Their peraluminous character suggests that the original magma was strongly contaminated with continental crust or that it derived from the partial melting of a crustal material with an important sedimentary component. The geochemical and isotopic data presented in this study indicate that the El Niño Muerto metadacites formed in the Famatinian calc-alkaline magmatic arc developed in Ordovician in NW Argentina. In the Río Blanco Valley, in the eastern Cordillera, have been recognized subvolcanic rocks, pillow lavas and peperite deposits interbedded with metasedimentary rock units which are considered part of the Puncoviscana Formation. The geochemical data allows us to classification the Río Blanco rocks as basalts with geochemical characteristics similar to EMORBs, with Zr/Nb ratios from 6.8 to 9.5. New LA-ICPMC U-Pb zircon data and Sr-Nd isotopic ratios indicate that the basalts crystallized at 501 ± 9 Ma from a primitive magma with positive εNd (t) values. The Río Blanco basalts have moderately high 87Sr/86Sr initial ratios (0.70713-0.70942), positive εNd(t) values (+2.47 to +4.46) and TDM model ages between 0.84 to 1.12 Ga. The tectonic setting of formation of the Río Blanco basalts remains unclear and their geochemical characteristics indicate that they correspond either to an E-MORB or to within plate anorogenic basalts. Taking in account that the Rio Blanco basalts and the El Niño Muerto Metadacites had been generated in the same moment, we suggest that the Rio Blanco basalts would be interpreted as a remnant of a back-arc basin, in relation to the Famantinian Arc developed more to west during the Late Cambrian /Early Ordovician in NW Argentina.