Nuevos antecedentes geológicos del Complejo Plutónico Chollay y Estratos del Paso del Guanaco Sonso (Triásico inferior-medio), Cordillera de Vallenar, 28º30-29º30 S! Felipe Coloma*, Miguel Ortiz, Christian Creixell, Esteban Salazar, Roberto Merino. Servicio Nacional de Geología y Minería, Avenida Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile * email: felipe.coloma@sernageomin.cl Resumen. Se presentan nuevos antecedentes cartográficos, geoquímicos y geocronológicos en rocas intrusivas del Complejo Plutónico Chollay (252-237 Ma) y rocas volcánicas de los Estratos del Paso del Guanaco Sonso (253-240 Ma), ubicados en la alta cordillera de Vallenar. En esta zona, las rocas plutónicas presentan una superficie de 2.500 km 2, mientras que las rocas volcánicas se extienden por 400 km 2, extendiéndose ambas unidades hacia el norte y sur del área de este trabajo. Las rocas volcánicas e intrusivas se encuentran en discordancia e intruyendo al basamento Paleozoico respectivamente, y son cubiertas en discordancia por rocas volcánicas y sedimentarias del Triásico Superior y cobertura Mesozoica-Cenozoica. Los patrones geoquímicos indican una signatura calco-alcalina para ambos tipos de rocas, siendo la mayoría de ellas peraluminosas. Las LREE se encuentran enriquecidas respecto a las HREE, reflejado en las razones Sm N /Yb N variables entre 1 y 5. Además, los diagramas multielementales indican enriquecimiento en HFSE y empobrecimiento en Nb-Ta, P y Ti. Los datos obtenidos en este trabajo permiten indicar que estas rocas se habrían generado en un margen convergente activo, asociado a subducción, con presencia de un arco volcánico, el cual habría estado activo, al menos, durante el Triásico Inferior y Medio. Palabras Claves: Geoquímica, Triásico, Chollay Guanaco Sonso, Margen Convergente, El Tránsito. 1 Introducción y marco geológico En la Cordillera Frontal, entre los 28ºS y 31ºS, aflora una serie de cuerpos intrusivos y rocas volcánicas de edad variable entre el Carbonífero y el Triásico Superior, los cuales han sido estudiados por diversos autores. Los intrusivos han sido incluidos en los Batolitos Elqui- Limarí (BEL), Batolito Chollay (BCH) y Montosa-El Potro (BMEP), siendo separados en la Superunidad Elqui (SUE) y Superunidad Ingaguás (SUI) (Nasi et al., 1985; Mpodozis y Cornejo, 1988; Nasi et al., 1990). En los últimos años, trabajos recientes (Coloma et al., 2012; Coloma et al., 2013; Salazar et al., 2013a; Hervé et al., 2014; Maksaev et al., 2014) han obtenido nuevos antecedentes de mapeo, geoquímicos y geocronológicos para las rocas intrusivas anteriormente mencionadas, en algunos casos redefiniéndolas (Salazar et al., 2013a; Ortiz y Merino, en edición.). En cuanto a las rocas volcánicas, algunos autores (Nasi et al., 1985; Mpodozis y Cornejo, 1988; Nasi et al., 1990) las han asignado al Grupo Pastos Blancos (GPB), de edad variable entre el Pérmico y el Triásico Superior. Trabajos posteriores (Martin et al., 1999), en la zona de El Indio y Pascua Lama, subdividen al Grupo Pastos Blancos en 2 secuencias, en base a criterios litológicos, estratigráficos y geocronológicos: Guanaco Sonso (Pérmico) y Los Tilos (Triásico Superior). El ambiente tectónico para este período ha sido un tema de discusión durante los últimos años. Algunos autores (Mpodozis & Kay, 1992) propusieron que, durante el Carbonífero y el Pérmico existe un margen convergente activo, mientras que en el Triásico, hay una subducción interrumpida, posterior a Fase Orogénica San Rafael (~252 Ma; Ramos, 1988), en donde el margen occidental de Gondwana se habría mantenido bajo condiciones extensionales; sin embargo, en años recientes, los datos geoquímicos y geocronológicos sugieren la presencia de un margen convergente con subducción activa en este último período y por lo tanto, continua desde el Carbonífero al Triásico. En este trabajo se publican nuevos antecedentes obtenidos entre los 28º30'- S y 29º30' S, de rocas pertenecientes al Complejo Plutónico Chollay (248-237 Ma, Salazar et al., 2013a) y Estratos del Paso del Guanaco Sonso (265-260 Ma, Martin et al., 1999). 2 Resultados 2.1 Complejo Plutónico Chollay El Complejo Plutónico Chollay aflora como una franja de orientación aproximada N-S a NE-SW, abarcando en la zona de este trabajo un área aproximada de 2.500 km 2, y extendiéndose hacia el norte, dentro de la carta Iglesia Colorada-Cerro del Potro (Moscoso et al., 2010; Martínez et al., en prep.) y 40 kilómetros hacia el sur, hasta el río Turbio. Este complejo presenta un ancho aproximado de, al menos, 50 km teniendo como límite estructural occidental la Falla Pinte, y traspasando la frontera con Argentina hacia el este. Generalmente aflora como cuerpos de gran extensión areal, encontrándose en contacto por intrusión con rocas metamórficas devónicascarboníferas de la Formación Las Placetas, además de intruir a los Gneisses de la Pampa y las Tonalitas de Quebrada El Pintado, ambos de edad Pérmica. En sectores se observa intruyendo a los Estratos del Paso del Guanaco Sonso. En su límite occidental, además de estar
limitado por la Falla Pinte, se encuentra cubierto en discordancia por la Formación La Totora, de edad Triásico Inferior, mientras que en otros sectores se encuentra cubierto por rocas mesozoicas y cenozoicas. Salazar et al. (2013a) dividieron el Complejo Plutónico Chollay en 4 subunidades, definidas en base a sus características litológicas y de emplazamiento, correspondiendo a: monzogranitos de grano grueso, granodioritas de grano medio, con biotita y muscovita, tonalitas de grano medio, de anfíbola y biotita y dioritas a gabros de grano medio de piroxeno. En tanto que Ortiz y Merino (en edición) agregan una nueva subunidad de sienogranitos hololeucocráticos de grano medio. Veinte edades obtenidas mediante U-Pb y 40 Ar/ 39 Ar (Salazar et al., 2013; Ortiz y Merino, en edición; Salazar y Coloma, en prep.) en distintas litologías del complejo, confirman un rango de edad entre los 252 y 237 Ma para estas rocas, es decir, Triásico Inferior - Triásico Medio. El diagrama de SiO 2 vs K 2 O (Peccerillo & Taylor, 1976) muestra que prácticamente las 67 muestras estudiadas tienen una signatura calco-alcalina y de alto contenido de potasio; en tanto, el índice de Shand (1927) indica que la mayoría de las muestras son peraluminosas, siendo las de composición más básica metaluminosas. Las razones Sm N /Yb N normalizado a condritos para estas rocas varían entre 1 y 5, pero con mayor frecuencia entre 2 y 3. El diagrama multielemental de Pearce (1983) indica para esta rocas un enriquecimiento en los elementos LILE, como K, Rb, Ba y Th, en tanto se observa empobrecimiento marcado en el par Nb-Ta, P y Ti. Finalmente, los diagramas de discriminación tectónica indican que la mayoría de las muestras caen dentro del campo de granitos de arco volcánico (Figura 2a). 2.2 Estratos del Paso del Guanaco Sonso Los Estratos del Paso del Guanaco Sonso presentan una distribución más restringida respecto al Complejo Plutónico Chollay, abarcando un área de aproximadamente 400 km 2, y extendiéndose principalmente hacia el sur, hasta las cercanías del río Turbio. Por lo general, los afloramientos pertenecientes a esta secuencia se encuentran ubicados al este de las rocas plutónicas, desde el Cajón del Encierro por el oeste, hasta, al menos, el límite internacional con Argentina. Estas rocas cubren en discordancia a la Formación Las Placetas, además de encontrarse intruída en sectores por rocas del Complejo Plutónico Chollay y los Sienogranitos Colorado, y ser cubiertas por rocas volcánicas cenozoicas. Los Estratos del Paso del Guanaco Sonso corresponden a una sucesión de tobas líticas y vítreas en parte soldadas y de composición dacítica a riolítica, domos riolíticos y depósitos lacustres, que presentan un espesor mínimo de 250 a 600 metros, alcanzando en sectores un espesor de 1000 m (Ortiz y Merino, en edición). En trabajos recientes (Salazar y Coloma, en prep., Ortiz y Merino, en edición) se han obtenido 5 edades U-Pb (LA-ICPMS) en circón en tobas y lavas, que permiten acotar a parte de la secuencia entre los 253 y 240 Ma, situándola entre el límite Pérmico-Triásico y el Triásico Medio. Sin embargo, al S y E, en el distrito minero de Pascua Lama, Martin et al. (1999) reportan una edad U-Pb (ID-TIMS) para esta secuencia de 265 Ma, lo que podría ser más cercano a la base de estos estratos. El diagrama de SiO 2 vs K 2 O indica que todas las muestras de esta secuencia presentan una signatura calcoalcalina y calco-alcalina de alto K, mientras que el índice de Shand (1927) muestra que son rocas peraluminosas, con el par de muestras más básicas metaluminosas. Las REE indican que las razones Sm N /Yb N normalizadas a condritos para estas rocas varían entre 1 y 4, concentrándose principalmente entre 1 y 2. El diagrama multielemental de Pearce (1983) muestra un enriquecimiento en K, Rb, Ba y Th, empobrecimiento en el par Nb-Ta, P y Ti. Los diagramas de discriminación tectónica indican que la mayoría de las muestras pertenecientes a esta secuencia corresponden a rocas de arco volcánico (Figura 2b). 3 Discusión La información documentada permite establecer comparaciones entre las rocas del Triásico Inferior- Medio, además de sugerir el régimen tectónico asociado y condiciones de emplazamiento de dichas unidades. La geoquímica nos da indicios de un ambiente de subducción, como en los diagramas de discriminación tectónica (figuras 2a y 2b), el empobrecimiento del par Nb-Ta (indicador de generación de un magma parental en margen de subducción) y el diagrama SiO 2 vs K 2 O (figura 2c), en donde se observa una signatura calcoalcalina y de alto contenido en K para prácticamente todos los datos. Estas rocas se habrían generado con un aporte cortical variable, como lo muestra la gran cantidad de muestras peraluminosas observadas en el diagrama de Shand (1927), además de las razones Sm N /Yb N con concentraciones principales entre 1 y 3 (figura 2d), alternativo a lo planteado por Mpodozis & Kay (1992), en donde se menciona la origen asociado a fusión cortical en ambiente extensional sin presencia de subducción. Según trabajos recientes (Salazar et al., 2013a; Ortiz y Merino, en edición; Salazar y Coloma, en prep.) el Complejo Plutónico Chollay y los Estratos del Paso del Guanaco Sonso presentan rangos de edades, entre los 252 y 237 Ma, y entre los 253-240 Ma respectivamente; esto implicaría que este evento magmático cubrió un tiempo de al menos 16 Ma; sin embargo, no se puede descartar una mayor duración de este evento. Este evento magmático fue coetáneo con la actividad extensional y relleno clástico de la cuenca San Félix, localizada aproximadamente 25 km al oeste (figura 1), la que en su miembro 3 tiene una edad Triásico Inferior a Medio (Salazar et al., 2013a); además, hacia el este, en Argentina, se desarrollan las cuencas extensionales de Cuyo e Ichigualasto (Milana y Alcober, 1994; Ramos y
Kay, 1991) sugiriendo participación de tectónica extensional en este período. En este trabajo, se plantea un ambiente tectónico de margen convergente activo, con la presencia de un arco volcánico, representado por la Estratos del Paso del Guanaco Sonso, acotado al sector oriental, y una raíz de arco magmático, representada por el Complejo Plutónico Chollay, de una amplia extensión areal, lo cual se habría generado en una corteza de espesor normal a adelgazada (según las bajas razones Sm N /Yb N obtenidas), y la presencia de pequeñas cuencas extensionales clásticas, representadas por San Félix, Cuyo e Ichigualasto. 4 Agradecimientos Este trabajo fue patrocinado por la Subdirección Nacional de Geología del SERNAGEOMIN, en el marco del Plan Nacional de Geología y la elaboración de las Cartas Geología del área El Tránsito-Lagunillas", "Geología del área Cerros de Cantaritos-Laguna Chica y "Geología de las áreas Río Chollay-Matancilla y Cajón del Encierro. Se agradece al laboratorio del SERNAGEOMIN por la realización de los análisis químicos de este estudio. Finalmente, los autores agradecen a V. Oliveros y P. Vásquez por sus aportes en el estudio de los análisis geoquímicos. 5 Referencias Coloma, F., Salazar, E., Creixell, C. 2012. Nuevos antecedentes acerca de la construcción de los plutones Pérmicos y Permo- Triásicos en el valle del río Tránsito, región de Atacama, Chile. XIII Congreso Geológico Chileno, Antofagasta, Actas electrónicas. Coloma, F.; Creixell, C.; Salazar, E. 2013. Arc development during continuous subduction from carboniferous to triassic: Evidence from geochemistry of intrusive rocks in the Vallenar Cordillera (El Tránsito valley), andes of Northern Chile. In International Geological Congress on the Southern Hemisphere GEOSUR, actas electrónicas, Viña del Mar. Gorton, M.P.; Schandl, E.S. 2000. 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volcánicas intermedias y félsicas de Gorton & Schandl (2000). C) Diagrama SiO 2 vs K 2 O (Peccerillo & Taylor, 1976). D) Diagrama SiO 2 vs Sm N /Yb N para rocas plutónicas y volcánicas.