PSEUDOTAQUILITAS Y EL CARÁCTER PALEOSÍSMICO
DE UN SEGMENTO DEL SISTEMA DE FALLAS DE
BUCARAMANGA (SFB), NORESTE DEL MUNCIPIO DE
PAILITAS, DEPARTAMENTO DEL CESAR, COLOMBIA

Julián Andrés López Isaza¹; Mario Andrés Cuéllar Cárdenas¹; Jairo Alonso Osorio Naranjo⁽²⁾;
Luis Enrique Bernal Vargas¹; Elizabeth Cortés Castillo¹

¹INGEOMINAS. Diagonal 53 No. 34 – 53, Oficina 210. Bogotá D.C., Colombia.
²Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina, E-mail: jlopez@ingeominas.gov.co, macuellar@ingeominas.gov.co

RESUMEN

La ocurrencia de pseudotaquilitas asociadas con cataclasitas encontradas en “lomos de presión” constituidos por rocas relacionadas con el Neis de Bucaramanga, desarrollados en algunos segmentos transpresivos del Sistema de Fallas Bucaramanga (>SFB) evidencian el carácter paleosísmico del SFB al Noreste del Municipio de Pailitas, Departamento del Cesar, Colombia.

Las pseudotaquilitas se caracterizan por presentarse como venas de falla, de inyección y cataclásticas, petrográficamente conformadas por clastos líticos, matriz de grano fino, granos reconocibles ópticamente y amigdulas. El origen a partir de un fundido para las pseudotaquilitas está sugerido por las texturas de las venas, las cuales se caracterizan por presentarse como venas de inyección con márgenes de enfriamiento, bandas de flujo macroscópico y microscópico, microlitos de biotita en venas, microlitos de plagioclasa de composición albítica, fracturas tipo “placa de vidrio”, deformación en feldespato potásico y plagioclasa, bordes corroídos, cóncavos y redondeados; feldespato potásico y cuarzo recristalizado; clastos líticos embebidos por la matriz y amigdulas.

Palabras clave: Pseudotaquilitas, Sistema de Fallas de Bucaramanga, Carácter paleosísmico, Cordillera Oriental, Colombia

PSEUDOTACHYLITES AND THE PALEOSEISMIC CHARACTER OF THE BUCARAMANGA FAULT SYSTEM (BFS) RELIEF, EASTERN CORDILLERA, COLOMBIA

ABSTRACT

The occurrence of pseudotachylites associated with cataclasites found in “pressure backs” constituted by rocks related to the Bucaramanga Gneiss, developed in the transpressive segments of the Bucaramanga Faults System (BFS) Relief demonstrates the paleoseismic character of this one to the Northeast of the Municipality of Pailitas – Cesar Department, Colombia.

The pseudotachylites are characterized to appear as injection, cataclastic and fault veins, petrographycally conformed by lithic clasts, fine grain matrix, optically observable grains and amygdales. The origin from melting for the pseudotachylites is suggested by the textures of the veins, which are characterized to display cooling margins, injection veins, macroscopic and microscopic flow bands, biotite microlites in veins, plagioclase microlites of albitic composition, “glass plate” type fractures, potassium feldspar and plagioclase deformation, and cleared, corroded and concave edges; potassium feldspar and quartz recrystallized; lithics clasts wrapped by the matrix and amygdales.

Key words: Pseudotachylites, Bucaramanga Faults System, Paleoseismic character, Eastern Cordillera, Colombia

INTRODUCCIÓN

El término “pseudotaquilita relacionada a falla” es definido como una “roca en vetillas afaníticas, densa, color café oscuro, formada a partir de cataclasis extrema y/o fusión parcial dentro de una zona de falla” (Lin, 2008). Las pseudotaquilitas comprenden rocas constituidas por cristales y clastos líticos rotos ya sea redondeados o angulares de la roca que la hospeda (Philpotts, 1964; Sibson, 1975; Snoke et al., 1998; Lin, 1993; 1999; Wenk et al., 2000; Blenkinsop, 2002; Vernon, 2004; Passchier & Trouw, 2005), comúnmente con cuarzo y feldespatos (Blenkinsop, 2002), además de la presencia de microlitos (Allen, 1979; Maddock, 1983; Lin, 1994a, b; Wenk et al., 2000). Todos estos fragmentos de roca y cristales se encuentran embebidos en una matriz vítreacriptocristalina (Shand, 1916; Maddock, 1983; Nieto-Samaniego et al., 2003; Di Toro et al., 2005; Passchier & Trouw, 2005), la cual es a menudo de color más oscuro que el de la roca encajante (Lin, 1996; Wenk et al., 2000), aunque puede llegar a ser incolora en sección delgada (Blenkinsop, 2002) y de composición química total un poco más básica (Maddock, 1992).

Es común encontrar las pseudotaquilitas como venas de plano de falla principal o venas de generación, usualmente planares con pocos milímetros de espesor (Sibson, 1975; Spray, 1992; Lin, 1996; Passchier & Trouw, 2005), desarrolladas en planos de cizalla individuales (Techmer,1998); y como venas de inyección irregulares, que se ramifican desde de las venas de falla principales hacia la roca de caja (Lin, 1996; Passchier & Trouw, 2005). Los contactos entre las pseudotaquilitas y la roca de caja son generalmente tajantes (Passchier & Trouw, 1996, 2005), en donde las venas presentan un aspecto afanítico o brechóide (Wenk, 1978; Lin, 1996), con márgenes de enfriamiento (Blenkinsop, 2002; Vernon, 2004), y texturas debidas tanto a flujo (Lin, 1994a; Blenkinsop, 2002; Nieto-Samaniego et al., 2003), con bandeamiento composicional (Passchier & Trouw, 2005); como a desvitrificación, la cual se caracteriza por el desarrollo de microlitos con hábitos tabulares y esferulíticos (Magloughlin, 1992; Lin, 1994; Di Toro & Pennacchioni, 2005).

Las pseudotaquilitas se desarrollan a partir de calentamiento por fricción que genera fusión (Allen, 1979; Swanson, 1992; Lin, 1994b; Spray, 1995; Winter, 2001) como último producto de cizallamiento (Sibson, 1975; Allen, 1979; Nieto-Samaniego et al., 2003), en zonas de falla con movimiento friccional a lo largo de las zonas sismogénica y de alternancia, asociándose con cataclasitas, brechas y milonitas de bajo grado, a profundidades inferiores a 16 Km (Sibson, 1975; Swanson, 1992; Wenk et al., 2000; Davidson et al., 2003; Rowe et al., 2005), en las regiones intracontinentales de la litosfera (FIGURA 1). Además el fallamiento frágil es acompañado por actividad hidrotermal (Higgins, 1971, Wise et al., 1984), y dado que las rocas de falla frágiles comúnmente muestran zonas de neomineralización y de alteración (Passchier & Trouw, 1996, 2005), se enfatiza en la importancia del conocimiento de estas áreas como distribuidoras y hospedantes de mineralizaciones o modificadoras de los cuerpos de mena (Killick, 2003).

En la actualidad son muy escasas las investigaciones realizadas en las fallas colombianas que reporten la presencia de pseudotaquilitas, e.g. para la Falla se Sabanalarga (Ordóñez, 2000), y que además describan sus características petrográficas, e.g. para el SFB al Este del Municipio de Pailitas, Departamento del Cesar, Colombia (Cuéllar, 2007). En este documento se describirán a partir de muestras de roca colectadas en secciones estructurales levantadas en la Plancha 55 “El Banco” (INGEOMINAS-UIS, 2006; Cuéllar, 2007), algunas de las características petrográficas de venas de pseudotaquilitas emplazadas en el Neis de Bucaramanga, generadas en un segmento del Sistema de Fallas de Bucaramanga (SFB), localizado al Noreste del Municipio de Pailitas, Departamento del Cesar.

MARCO GEOLÓGICO

Las unidades litoestratigráficas identificadas en la zona de estudio (FIGURA 2), presentan edades desde el Neoproterozoico hasta el Cuaternario, y se encuentran constituidas por rocas metamórficas, volcaniclásticas, ígneas y sedimentarias con algunas discontinuidades regionales y depósitos fluviolacustres. Así, las rocas más antiguas (Neoproterozoicas), asociadas con el Neis de Bucaramanga (Ward et al., 1973. NPb), incluyen neises de alto grado de metamorfismo que se distribuyen a manera de lomos de presión (pull-up) entre los Municipios de Pailitas y Curumaní en el Departamento del Cesar.

El Paleozoico Inferior, está representado por rocas metasedimentarias y milonitas (Cuéllar, 2007) relacionadas con la Formación La Virgen (INGEOMINAS-UIS, 2006. Pzv), las cuales afloran hacia la parte central del área. El Mesozoico está caracterizado por rocas de la Unidad Volcanoclástica de Noreán (Clavijo, 1994. J1-2n), las cuales son del Jurásico y están representadas por una secuencia volcánica y volcanosedimentaria de tobas y lavas de composición riolítica, dacítica y riodacítica que cubren la parte Nororiental y Suroccidental de la zona. En el Jurásico Superior intruye la unidad denominada informalmente como Granitoides de San Lucas (Jgsl), caracterizada por intrusiones de tipo ácido a intermedio, acompañadas por episodios tardíos de inyecciones dacíticas, riodacíticas y riolíticas. Al Cretácico inferior se asocia la Formación Río Negro (Julivert, 1968. K1rn) de edad Aptiano Inferior a Barremiano-Neocomiano, que está representada por rocas sedimentarias siliciclásticas y carbonatadas en la región Oriental y Norte del área. Al Cretácico Superior se relaciona al Grupo Cogollo (Miller, 1960. K1c), que consta de calizas biomicrudíticas y micríticas con abundante contenido de conchas de bivalvos, serpúlidos y lamelibranquios aflorantes en la parte Nororiental. Finalmente, los Depósitos Cuaternarios, clasificados por su dinámica fluvial y de acumulación, se agrupan en abanicos aluviales y terrazas (Qcal), llanuras de inundación (Qfal) y depósitos de canal (Qfc), todos con espesores y composiciones variables, que afloran en la parte Noroccidental de la zona.

METODOLOGÍA

Para la realización de este trabajo se efectuaron dos cortes orientados para cada una de las muestras, ambos perpendiculares a la foliación y de forma paralela y normal a la lineación de estiramiento, definidos por las secciones P y N respectivamente, en concordancia con lo expuesto por Passchier & Trouw (1996, 2005). Seguido se realizó el análisis de las secciones delgadas de roca en un microscopio petrográfico NIKON ALPHAPHOT-2 YS2, con el fin de establecer las condiciones de deformación, teniendo en cuenta la microestructura de los cristales de cuarzo, feldespatos y micas presentes, las fases mineralógicas neoformadas y los sistemas de deslizamiento intracristalino activos de acuerdo con lo planteado por Tullis et al. (1982); Knipe (1989); Passchier & Trouw (1996, 2005); Blenkinsop (2002) y Vernon (2004), entre otros. Adicionalmente para cada muestra se estableció el espesor de las venas de pseudotaquilita, su composición y estado de alteración, teniendo en cuenta las estructuras de desvitrificación descritas por Lofgren (1971a, b).

Una vez determinadas las características petrográficas en lámina delgada de roca se analizaron secciones pulidas con un MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO PHILIPS XL30 ESEM con microsonda EDAX modelo DX 4, con ventana detectora Super ultradelgada (SUTW), con el fin de determinar el aspecto superficial de los cristales y sus relaciones además de la composición química semicuantitativa de las fases minerales asociadas con la pseudotaquilita, bajo condiciones de sistema de alto vacío y energía de 30.00 kV. A partir de este análisis se obtuvieron imágenes de tipo BSE (Backscattered Electron) a diferentes escalas de detalle que permitieron establecer los rasgos submicroscópicos de las venas de pseudotaquilita no observables en el microscopio petrográfico.

RESULTADOS OBTENIDOS

CLASIFICACIÓN DE LAS VENAS Y CARACTERÍSTICAS PETROGRÁFICAS

Relaciones de campo: La zona de falla dentro de la que se encuentran las venas de pseudotaquilita corresponde al trazo de un segmento del SFB, el cual presenta un rumbo al Noroeste de 8° a 10°, con indicadores cinemáticos como estrías que sugieren un sentido de movimiento sinextral. Las venas de pseudotaquilita se encuentran en afloramientos ubicados en los cauces de la Quebrada Verde y afluentes de la Quebrada La Rayita, localizadas al noreste del Municipio de Pailitas, Departamento del Cesar, Colombia (FIGURA 3)

Las pseudotaquilitas se presentan como venas y consisten de una matriz de color café a negro de grano fino, la cual encierra fragmentos de cristales y de la roca caja (FIGURAS 4, 5 y 6). Los fragmentos cristalinos son predominantemente cuarzo y feldespatos, en donde el tamaño de grano de los clastos varía de pocas micras a mm en relación a la matriz y se presentan pobremente seleccionados, con formas redondeadas y angulares, y en algunos casos con bahías de reacción que evidencian un origen a partir de fundido para la pseudotaquilita (FIGURA 6).

Clasificación de las venas: Las venas que contienen pseudotaquilita asociadas con las rocas objeto de este estudio pueden clasificarse como (FIGURA 3): 1) Venas de Falla, que se asocian a las venas generadas sobre una superficie o plano de cizalla con evidencia petrográfica de un origen fundido (e.g. microlitos y texturas de flujo) y rasgos planares rectos con márgenes de enfriamiento y espesores máximos de 8 mm, en las que el tamaño de los fragmentos de cristales de cuarzo y feldespato varía de micras a milímetros, el porcentaje de fragmentos de cristales y roca caja es de 60% como valor máximo en algunos sectores y los fragmentos presentan una redondez de moderada a muy buena (FIGURA 6); 2) Venas de Inyección, que corresponden pequeñas venas que se desprenden en alto ángulo de las venas de falla, semejantes a una intrusión (FIGURA 3), en las que no es tan común la presencia de fragmentos de cristales (FIGURA 6e); y 3) Venas cataclásticas, las cuales presentan fragmentos de cristales con tamaños de grano grueso a muy fino con poca o sin evidencia microscópica de fusión, como resultado del dominio de la cataclasis (FIGURA 2d).

Las evidencias que confirman un origen a partir de un fundido para las pseudotaquilitas están dadas por rasgos como márgenes de enfriamiento, venas de inyección, bandas de flujo macroscópico y microscópico y clastos líticos embebidos por la matriz, los cuales pueden ser angulares o redondeados y desarrollan en algunos casos bahías de reacción.

Características petrográficas: Las venas se encuentran conformadas por 1) Clastos líticos, que corresponden a fragmentos de minerales (cuarzo y feldespato) y agregados minerales (roca) no recristalizados durante la formación de las pseudotaquilitas. Es común observarlos con bordes angulares, corroídos, cóncavos y redondeados, indicativos de fusión parcial (Wenk et al., 2000); 2) Matriz de grano fino, que equivalen a minerales que no son reconocibles ni con el ojo desnudo ni con microscopio petrográfico. Representa el fundido solidificado como vidrio (Barker, 2005); 3) Granos reconocibles ópticamente, los cuales cristalizan a partir del fundido y corresponden a microcristales, asociados comúnmente a las márgenes oscuras debidas a enfriamiento; 4) Amigdulas, que presentan formas esféricas bien desarrolladas, y mineralógicamente se asocian con minerales opacos (magnetita e ilmenita).

Microscópicamente las pseudotaquilitas se caracterizan por presentar: 1) Márgenes de enfriamiento (FIGURAS 5, 6, 7), las cuales se caracterizan por exhibir colores oscuros (por lo general café oscuro a negro), ausencia de clastos líticos y una clara textura de flujo; 2) Venas de inyección (FIGURA 5, 6), las cuales se desprenden desde la vena de falla hacia la roca distribuyéndose de manera aleatoria, 3) Bandas de flujo macroscópico y microscópico (FIGURA 5, 6, 7), dadas por el cambio en la tonalidad como por la orientación de algunos de los fragmentos de cristales y aglomerados cristalinos, en algunos casos de forma paralela a las márgenes de las venas; 4) Microlitos de biotita en venas (FIGURA 7), 5) Deformación en feldespato potásico y plagioclasa (FIGURA 7), la cual se evidencia por el fracturamiento de los cristales; 6) Bordes de los cristales y agregados cristalinos, los cuales presentan formas corroídas, cóncavas y redondeadas (FIGURAS 5, 6, 7); 7) Recristalización, observada en cristales de feldespato potásico y cuarzo; 8) Clastos líticos embebidos por la matriz (FIGURAS 6, 7); 9) Amigdulas (FIGURA 7), 10) Microlitos de plagioclasa (FIGURA 8), 11) Estructuras típicas de cristalización de vidrio como lo son las fracturas tipo “placa de vidrio” en venas de inyección y vacuolas en vidrio silicificado (FIGURA 8); 12) Texturas de desvitrificación como lo son esferulitos, los cuales se encuentran constituidos por cuarzo y micas, microlitos, compuestos principalmente por feldespato (albita), y una naturaleza anisotrópica de la matriz dada por la presencia de nuevas fases minerales (cuarzo y micas probablemente) evidenciada por una débil birrefringencia; 13) Frentes de hidratación (FIGURA 8) dada por el desarrollo de fracturas tipo placa de vidrio; 14) Globulitos (FIGURA 7) que corresponden a formas circulares aisladas y en agregados; y 15) Presencia de cristales de magnetita e ilmenita en las venas (FIGURAS 6, 7), ambas fases minerales como cristales aislados y formando agregados minerales con tamaños de grano que logran superar las 200 micras.

DISCUSIÓN

Las evidencias petrográficas como márgenes de enfriamiento opacas; venas de inyección; bandas de flujo macroscópico y microscópico en la matriz; microlitos de biotita en venas, deformación en feldespato potásico y plagioclasa; bordes de los cristales y agregados cristalinos; bahías de corrosión; recristalización; clastos líticos embebidos por la matriz; amígdulas; microlitos de plagioclasa sódica; fracturas tipo “placa de vidrio” en venas de inyección y vacuolas en vidrio silicificado; texturas de desvitrificación como lo son esferulitos, microlitos, frentes de hidratación, globulitos, y la naturaleza anisotrópica de la matriz; presencia de cristales de magnetita e ilmenita en las venas; al igual que los resultados químicos que prueban que la composición de los microlitos de feldespato presenta altos contenidos se Na₂O con respecto al CaO (que en algunos casos está ausente) sugieren la generación de pseudotaquilitas debidas a fricción por fallamiento sísmico.

El color opaco de la matriz en las venas es debido al alto contenido de óxidos (FIGURAS 6, 7), los cuales, a su vez, están relacionados con el aumento en la cristalinidad de las pseudotaquilitas (Philpotts, 1964). La presencia de una débil birrefringencia, esferulitos, globulitos y frentes de hidratación (Lofgren, 1971a, b) evidenciados por el desarrollo de fracturas en “placa de vidrio” (Nieto-Samaniego et al., 2003), sugieren la presencia de agua, la cual puede ser aportada por la fusión de micas (biotita y mica blanca), durante la formación de pseudotaquilita por fricción en el evento sísmico. Las pseudotaquilitas aprovechan las microfracturas transgranulares para su emplazamiento como venas de inyección a partir de las venas de falla, las cuales pueden ser generadas durante el evento sísmico o pueden corresponder a microfracturas anteriores al evento tectónico. La forma de presentación de las venas de pseudotaquilita en las muestras analizadas como venas de falla y venas de inyección concuerdan con las clasificaciones de Sibson (1975), Magloughlin & Spray (1992), Wenk et al. (2000), Di Toro et al. (2005), y Barker (2005) para las venas.

De acuerdo con las evidencias petrográficas y las relaciones encontradas para las pseudotaquilitas studiadas, el mecanismo generador de pseudotaquilitas es detonado por la ocurrencia de un evento tectónico que da inicio a la ocurrencia de ondas sísmicas, las cuales, al pasar a través de la roca con incremento en la tasa de deformación, se asocian a zonas de cizalla friccional, y ocasionan un fracturamiento inicial del material con desarrollo de pulverización y fusión cuando el calor no es disipado rápidamente, formando pseudotaquilitas por un enfriamiento rápido del fundido generado (Wenk et al., 2000) durante la deformación frágil de la roca, por encima de la zona de transición del cuarzo, a profundidades menores de 12 Km, en la zona sismogénica de fallamiento frágil (Swanson; 1992). Se asocian con actividad sísmica (Sibson, 1975, 1977, 1980; Snoke, et al., 1998; Takagi et al., 2000; Barker, 2005), y son formadas durante episodios de deslizamiento sísmico (Barker, 2005). Adicionalmente se encuentran comúnmente con cataclasitas (Philpotts, 1964; Sibson, 1975; Anderson et al., 1983; Magloughlin & Spray, 1992; Hibbard, 1995; Takagi et al., 2000; Wenk et al., 2000; y Barker, 2005), y sugieren la existencia de sismos con órdenes de magnitud pequeños (Barker, 2005).

CONCLUSIONES

Con base en lo reportado en este trabajo se puede sugerir para el Sistema de Fallas de Bucaramanga: 1) Las pseudotaquilitas se generan en cataclasitas asociadas a los intervalos transpresivos del SFB, en los sectores en donde ocurren saltos a la derecha en segmentos relacionados a la zona de falla; 2) La ocurrencia de movimientos sísmicos con profundidades menores a 12 Km como mecanismo detonador de la formación de pseudotaquilitas, con base en las microestructuras y las rocas de falla en las que se emplazan; 3) Teniendo en cuenta lo descrito por Sibson 1975) en lo referente al significado paleosísmico de las pseudotaquilitas, la zona en la que se encuentran testifica en favor del desarrollo de actividad sísmica asociada con el SFB localizado al Noreste del Municipio de Pailitas - Departamento del Cesar, Colombia, el cual pondría en riesgo a las comunidades aledañas al SFB por la ocurrencia de movimientos telúricos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores de este trabajo manifiestan sus más sinceros agradecimientos a INGEOMINAS, en especial al Proyecto “Modelo Geológico Integral y Potencial de Recursos en el Territorio Colombiano”, por el apoyo económico y logístico del mismo en el momento de la realización de las transectas estructurales. Adicionalmente agradecemos al Profesor Uwe Altemberger de la Universidad de Postdam, Alemania, por sus aclaraciones y sugerencias, y al profesor Andreas Kammer de la Universidad Nacional de Colombia por las discusiones relacionadas con el origen y características de las pseudotaquilitas.

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Trabajo recibido: agosto 4 de 2008
Trabajo aceptado: noviembre 10 de 2008