Luz Mary Toro-Toro1; Mario Moreno-Sánchez1; Arley Gómez-Cruz1
1 Departamento de Ciencias Geológicas, Universidad de Caldas. Manizales, Colombia; luz.toro@ucaldas.edu.co; mario.moreno@ucaldas.edu.co; arley.gomez@ucaldas.edu.co
Forma de citar: Toro-Toro, L.M., Moreno-Sánchez, M., y Gómez-Cruz, A. 2014. Metagabro del Ariari, Plutonismo MORB, Cordillera Oriental de Colombia. Boletín de Geología, 36 (2): 15-24.
En este trabajo se dan a conocer las características petrográficas y geoquímicas del Metagabro del Ariari que aflora sobre la quebrada La Cristalina, al este del municipio de El Dorado, departamento del Meta en la Cordillera Oriental. Este cuerpo desarrolla metamorfismo de bajo grado en la facies esquisto verde sin obliterar la textura original de la roca. La composición de las rocas del Metagabro del Ariari indican una afinidad toleítica (gabros; SiO2 = 46,93 -47,69 wt%, FeO +MgO = 18,42 -19,13 wt% y K2O+Na2O= 4,16 -10,42wt%), relaciones Nb/Y = 0,13-0,17 con patrones de REE caracterizados por LREE ligeramente empobrecidos y patrones menos fraccionados y relativamente planos de tierras raras pesadas (HREE). La composición en elementos traza muestra patrones fraccionados en los LILE, con enriquecimientos en Cs, Ba y Rb y una ligera anomalía negativa en Pb. Todas las características sugieren, por tanto, que el Metagabro del Ariari se formó en un ambiente de fondo oceánico (MORB).
Palabras Claves: Metagabro del Ariari, Petrografía, MORB, Cordillera Oriental.
ARIARI METAGABBRO, MORB PLUTONISM, EASTERN CORDILLERA OF
COLOMBIA
ABSTRACT
Petrographic and geochemical characteristics from Ariari Metagabbro are shown in this paper. The Metagabbro outcrops at La Crystalline creek located eastwards from of El Dorado town, department of Meta in the Eastern Cordillera. This body develops low-grade metamorphism in the green schist facies, but not obliterated the original texture of the rock. The chemical composition of Ariari metagabbro indicates a tholeiitic affinity (gabbros; SiO2 = 47.69 - 46.93 wt%, FeO + MgO = 18.42 -19.13 wt% and K2O + Na2O = 4.16-10.42wt %) Nb/Y ratios = 0.13-0.17 with REE patterns characterized by slightly impoverished LREE and less fractionated patterns and relatively flat HREE. The trace element composition shows fractionated LILE patterns, with Cs, Ba and Rb enrichments and a slight negative Pb anomaly. These features suggest that the Ariari Metagabbro was originated in a MORB setting.
Keywords: Ariari Metagabbro, Petrography, MORB, Eastern Cordillera.
Durante una serie de campañas de campo dirigidas a la exploración geológica del flanco este de la Cordillera Oriental conducida por Trumpy (1943, 1949), en compañía del geólogo L. Zanella, fueron reconocidas nuevas entidades litológicas hasta ese entonces desconocidas para la literatura geológica del área, entre las que se citan más frecuentemente están las Calizas del Ariari, y una serie de intrusivos gabroides ("gabbro massif"). Sin mostrar un mapa del área, Trumpy (1943, 1949) indica que entre los ríos Guape y Ariari los "esquistos de Quetame" son intruidos por diques de gabros que supuso eran de edad Cámbrica. Es notable que Trumpy (1949) también insinuó que estas rocas básicas podrían ser "ofiolitas", sin embargo para aquella época el concepto de ofiolita aludía únicamente a una asociación petrográfica que incluía rocas básicas y ultrabásicas. Además, Trumpy (opus cit.) es el primero en sugerir que los "esquistos de Quetame" son el equivalente metamórfico de las "Series de Güejar".
Poco se ha avanzado en lo que respecta al origen geológico y la delimitación cartográfica de estos gabros que afloran intermitentemente en el piedemonte de la Cordillera Oriental, y que son citados como "Gabro del Ariari" (Etayo-Serna et al., 1986). En el presente trabajo se presentan por primera vez las características petrográficas y geoquímicas del Metagabro del Ariari deducidas de muestras obtenidas en la quebrada La Cristalina y en un canto rodado del río Ariari. Con esto se pretende contribuir al conocimiento de la evolución geodinámica de este sector de Los Andes durante el Paleozoico temprano.
Dos muestras del metagabro fueron recolectadas directamente de la roca que está expuesta en el lecho de la quebrada La Cristalina (muestra numero 966 y coordenadas N3°41,048 W73°52,476, y muestra 964 con coordenadas N3°41,031 W73°52,492) (FIGURA 1). La tercera muestra se obtuvo de un rodado encontrado entre las gravas del río Ariari, cerca del puente de la Amistad en la carretera que conduce de Cubarral al municipio de El Dorado (Meta).
La quebrada La Cristalina es citada por Bridger (1981, 1982) como la sección de referencia para las unidades que él denominó formaciones Ariari, Guape y Duda. La Formación Ariari es la denominación formal de lo que Trumpy (1943, 1949) llamó calizas del Ariari ("Ariari limestone") o en algunos casos calizas de la "Cal" ("Cal limestone"). Las formaciones Guape y Duda son dos nuevas unidades creadas por Bridger (1981) para referirse a las sedimentitas que afloran entre los ríos Guape y Duda y que Trumpy (1949) supuso eran los esquistos de Quetame ("Quetame schists"). Inicialmente, Trumpy (1943) reconoce la imposibilidad de definir la edad de los gabros y calizas del Ariari, sin embargo, en un trabajo posterior (Trumpy, 1949) sugiere una edad Carbonífero para las calizas y Pérmico o más joven para los gabros.
Una de las afirmaciones geológicas más citadas de Trumpy (1949) es la que indica que las "Series de Güejar" (Ordovícico del Cañón del río Güejar en La Macarena) son los equivalentes no metamórficos de los "esquistos de Quetame", unidad que en realidad en su mayor parte son filitas, reconocidas por primera vez por Hettner (1892) y llevados a la categoría de grupo ("Grupo Quetame") por Cortés y De la Espriella (1984). Desde entonces se asume que las rocas sedimentarias del Paleozoico temprano de la Cordillera Oriental ("Uribe Trail"), las sedimentitas ordovícicas de La Macarena (Güejar) y el Paleozoico inferior del subsuelo de los Llanos Orientales, gradan hacia un complejo grupo de rocas metamórficas (los "Esquistos de Quetame") expuestas en el núcleo del Macizo de Quetame en la Cordillera Oriental. Trumpy (1949) atribuye un rango muy amplio de edad a los "Esquistos de Quetame" ya que supuso que en estas rocas se hallaban metamorfoseadas, tanto las sedimentitas del Paleozoico temprano como las del Paleozoico superior. En la localidad de Gutiérrez en el departamento de Cundinamarca Trumpy (1949) observó lo que parecía una transición entre las rocas metamórficas de Quetame y las sedimentitas devónicas que allí afloran. Por esta razón presume una edad Carbonífero para las calizas del Ariari, las que supone son equivalentes de las calizas carboníferas del páramo de Clarín y el páramo de Sumapaz. Según lo anterior, y dado que los gabros atraviesan las calizas del Ariari, Trumpy (1949) deduce que el rango de edad de las intrusiones básicas debe estar en el Pérmico o posterior.
Bridger (1981, 1982), basado en el hallazgo de Paradoxides (Rushton, 1963) en un canto rodado de las arenitas de la Formación Duda, confirma la presencia del Cámbrico en la región del Guape. Bridger (1981, 1982), según datos de Ujueta (1964), presenta una sección a mano alzada de la quebrada La Cristalina en donde se establece la localidad tipo de las formaciones Ariari, Guape y Duda. Bridger (1982) deduce una edad Cámbrico para las formaciones Ariari y Guape, por estar subyaciendo las arenitas de la Formación Duda y por comparaciones regionales con otras áreas de Sudamérica.
En la sección de la quebrada La Cristalina presentada por Bridger (1981, 1982) se muestran las calizas de la Formación Ariari en contacto normal con la Formación Guape que allí está conformada por una serie de silos básicos intercalados con arenitas. Según la sección citada, en la quebrada aflora un gran cuerpo de anfibolitas que Bridger (1981) incluye en la Formación Guape.
La revisión de la sección de la quebrada La Cristalina, realizada por los autores de este trabajo, permitió definir con mayor precisión una serie de detalles geológicos no incluidos en los trabajos de Bridger (opus cit.). Aunque este autor cita una serie de cuerpos gabricos distribuidos en el área del rio Guape, no reconoció el cuerpo metagabroico emplazado tectónicamente entre las calizas de la Formación Ariari en la quebrada La Cristalina (FIGURAS 2 y 3), del cual se presentan los análisis geoquímicos en este trabajo. Aunque se reconocieron delgados silos de basaltos entre las capas de arenitas de la Formación Guape, no fue posible establecer en campo la relación entre el metagabro y estos cuerpos básicos. Por otro lado, la Formación Guape (objeto de otro trabajo) se haya dispuesta discordantemente sobre las calizas de la Formación Ariari y no concordantemente como lo indica Bridger (opus cit.). En los conglomerados de la Formación Guape se pudieron identificar bloques de neises atribuibles a las rocas precámbricas comunes en el basamento de la Sierra de La Macarena y Macizo de Garzón. Aunque existe un desarrollo de clivaje, todas las rocas sedimentarias expuestas en la quebrada preservan sus texturas y estructuras sedimentarias originales, las rocas podrían clasificarse como metasedimentitas o sedimentitas con alta diagénesis.
Las rocas estudiadas en este trabajo corresponden a metagabros hornbléndicos. Estas rocas presentan un color verde oscuro a verde claro con textura gabroica reliquia (FIGURA 3). Petrográficamente corresponden a rocas ígneas con textura reliquia holocristalina, hipidiomórfica - alotriomórfica fanerítica de tamaño de cristal grueso a medio y algunos sectores alcanzan tamaños finos, su clasificación corresponde según Le Maitre (2002) a gabros hornbléndicos. Los minerales primarios son plagioclasa sausuritizada (40 - 35 %), y clinopiroxenos / clinoanfíboles (21 - 45 % modal). Los minerales secundarios son anfíboles, carbonatos (4-2%), cuarzo (3-5%), albita (4-2%), clorita (10- 6%), clinozoisita (2-3%), ilmenita y titanita (1-3%) (FIGURA 4). Los clinoanfíboles ocurren en cristales prismáticos con bordes irregulares, cuyo pleocroísmo varía de incoloro a verde muy pálido, y en agregados aciculares a fibrosos y en agujas. Este último anfíbol reemplaza a un máfico anterior, un piroxeno y/o quizá a otro anfíbol primario. La plagioclasa está intensamente sausuritizada, lo que indica que la plagioclasa original tenía un componente importante de calcio. Los cristales anhedrales de bordes completamente irregulares conservan pequeños residuos de la plagioclasa. Es de anotar que la recristalización metamórfica no ha obliterado la textura original del gabro y la paragenésis mineral corresponde a la facies esquisto verde, rasgos que podrían atribuirse a un metamorfismo hidrotermal de fondo oceánico de grado bajo (Vernon et al, 2008).
Los análisis de elementos mayores y traza de tres muestras representativas, se realizaron en el en el laboratorio Activation Laboratories Ltd (ActLabs) en Canadá; con un límite de detección de 0,01%; análisis para elementos mayores por el método de ataque ICPOES (Inductively Coupled Plasma - Optical Emision Spectrometry) y los elementos traza por Espectrometría de Masas con fuente con fuente de plasma ICP-MS (Inductively Coupled Plasma -Mass Spectrometry). Los elementos mayores (wt%) y los elementos trazas (ppm) son mostrados en la TABLA 1.
Las rocas metagabroicas estudiadas tienen concentraciones de SiO2 (46,93-47,69 %) y Na2O+K2O (0,56-2,63 %) (FIGURA 5a), indicando una afinidad toleítica (Le Maitre et al., 1989); y contenidos de Al2O3 = 14,3-16,51 wt%, FeOtot = 11,98-13,46, MgO = 6,97-8,35 wt%, CaO = 9,97-11,79 wt% y Na2O/K2O = 4,16 -10,42 (TABLA 1). Considerando la posibilidad de movilidad del álcalis (Na2O+K2O), las muestran ploteadas en diagramas de clasificación que utilizan elementos inmóviles, como el Nb/Y contra Zr/Ti (Pearce, 1996), indican composición basáltica (FIGURA 5b), con una afinidad claramente toleítica (valores Nb/Y= 0,13-0,17). Los valores de Cr (30-340 ppm) y Ni (89- 151 ppm) se presentan dentro de los rangos normales para estas tipo de rocas.
Los patrones de tierras raras (REE) normalizados a condrita (McDonough and Sun, 1995) muestran comportamientos ligeramente horizontales en los LREE, con (La/Yb)N = 1,52 - 1,73, y patrones menos fraccionados y relativamente planos en los REE pesados, con (Gd/Yb)N = 0,307 - 0,328 (FIGURA 6a); con abundancias entre 10 y 20 veces con respecto a los valores condríticos. Los patrones multielementos evidencian enriquecimientos significativos en Cs, Ba y Rb y una leve anomalía negativa en Ce y Pb, atribuible a movimientos de fluidos (Xiao, 2012), los cuales se muestran en el aracnograma de la (FIGURA 6a) normalizado a N-MORB (Sun and McDonough, 1989). Los HFSE evidencian patrones relativamente planos y cercanos a 1. Estas características sugieren que las rocas estudiadas corresponden a MORB.
Las características geoquímicas del Metagabro de Ariari permiten inferir su composición toleítica, formados a partir de una fuente de manto (MORB). En el diagrama de discriminación geodinámica Ti vs V (Shervais, 1982), las rocas ocupan el campo de los MORB-BABB, en el cual las rocas presentan relaciones Ti/V entre 20 y 50, que sugieren ambientes de dorsal medio oceánica (MORB) y cuencas back-arc (BABB, FIGURA 7a). El diagrama Th/Yb vs Ta/Yb (Pearce, 1982), indica afinidad MORB (FIGURA 7b). Los valores de Yb normalizado dan valores mayores a 10 lo que indicaría que no hay granate como fase residual en la fuente.
Con el fin de determinar si la movilidad de elementos como Cs, Ba, U y Pb, y la anomalía en Nb se puedan atribuir a los procesos metamórficos experimentados por las rocas estudiadas, las muestras fueron analizadas usando la relación La/Nb, la cual en basaltos oceánicos es comúnmente < 2,5; en basaltos de arco es típicamente > 2 (Plank, 2005) y en corteza continental es de 2 a 3 (Barth et al., 2000; Plank and Langmuir, 1998); así mismo, la relación Th/La permite diferenciar basaltos oceánicos (MORB y OIB) de corteza continental, teniendo valores cercanos a 0,3 en corteza continental y valores < 0,1 para basaltos oceánicos, mientras los valores Th/La relacionados al manto primitivo y a condritos son cercanos a 0,12 (Hofmann, 1988; Sun and McDonough, 1989) y valores Th/La < 0,2 para el manto (Plank, 2005). En el diagrama de Pearce and Norry (1979, FIGURA 8a) las muestras presentan valores La/Nb < 2,5 y valores Th/La < 0,2, por lo cual la geoquímica de los LILE se puede atribuir a la movilidad de estos elementos durante el metamorfismo. Se modelaron además las muestras sobre el diagrama Th/Yb vs Nb/Yb (Pearce and Peate, 1995), teniendo en cuenta que las variaciones Th - Nb son indicadores muy sensitivos de adición cortical (Pin and Marini, 1993; Pin and Paquette, 1997), de manera particular en magmas agotados (Pearce, 2008), y en él se observa cómo las rocas estudiadas se localizan sobre el campo de los MORB, con lo cual tampoco se infiere efecto relacionado con zona de subducción (FIGURA 8b), confirmando que la movilidad de los LILE se debe al metamorfismo experimentado por las rocas.
La presencia de metagabros con afinidad de dorsal en este sector se entiende mejor a la luz de la teoría de terrenos geológicos (ver Coney et al., 1980). Es de aclarar que aún no existe una edad segura para establecer la situación paleogeográfica de estos metagabros. Bridger (1981, 1982) indica que la edad de las formaciones Ariari y Guape es al menos anterior a la de la Formación Duda (Cámbrico superior). Sin embargo especula, a partir de comparaciones regionales, que estas formaciones estarían situadas en el Cámbrico. La presencia de rocas sedimentarias Vendianas (Ediacariano, Neoproterozoico terminal) en el Pozo Chigüiro (a menos de 370 km al NE del área de estudio) en los llanos (Dueñas, 2001), abre el abanico de correlación para estas enigmáticas unidades. Otras rocas ígneas con posibilidad de comparación con el Metagabro del Ariari son la Sienita Nefelínica de San José del Guaviare (ver Trumpy, 1944) y los intrusivos que afectan el Grupo Quetame en la Cordillera Oriental. La Sienita Nefelínica de San José del Guaviare dio una edad de cristalización U/Pb 577,8 ±6,3 -9 Ma (Arango et al., 2012) y podría asociarse con estiramiento cortical. Por otro lado, los intrusivos intermedios de la Cordillera Oriental (Otengá, La Mina, y otros) que afectan el Grupo Quetame han rendido un rango de edad que los sitúan al final del Cámbrico y el Ordovícico (Horton et al., 2000; Mantilla et al., 2012), sin embargo su naturaleza calcoalcalina los restringe a ambientes de arco volcánico.
La naturaleza ofiolítica (ver Trumpy, 1949) de las rocas básicas en la región del Ariari-Duda queda descartada al faltar la suite petrográfica completa atribuida a la corteza oceánica. Sin embargo, la presencia de rocas básicas MORB sugiere el nacimiento de un fondo oceánico en este sector. Aunque el basamento precámbrico no aflora en el área, los bloques de neises en los conglomerados de la Formación Guape indican que estas unidades se depositaron sobre o en vecindad de un basamento continental (similar al expuesto en la Sierra de La Macarena y Macizo de Garzón). Por otro lado, las rocas del Grupo Quetame y sus intrusivos del Paleozoico temprano presentan suficientes diferencias con las reconocidas en la región del Ariari - Duda y por esto se sugiere se hallaban en un terreno alóctono (Terreno Quetame en Etayo-Serna et al., 1986) asociado a un arco volcánico durante el Paleozoico temprano (Mantilla et al., 2012).
La hipótesis geológica que se propone acá (FIGURA 9) para explicar las relaciones de campo del Metagabro del Ariari coincide parcialmente con el sugerido por Bridger (1981, 1982). El Metagabro del Ariari formaría parte de las intrusiones básicas formadas durante la generación de una dorsal (rift) concomitante con estiramiento cortical formando corteza oceánica embrionaria asociada a las etapas tempranas de la apertura del Océano de Jápeto (Iapetus). El rango de edad para el plutonismo asociado al Metagabro del Ariari se sitúa tentativamente entre el Neoproterozoico (Ediacariano) y el Silúrico. Esta discusión es preliminar y se hace necesario enriquecerla con datos paleomagnéticos, radiométricos y de química mineral que permitirían refinar el modelo propuesto.
Expresamos nuestros agradecimientos a la Universidad de Caldas, departamento de Ciencias Geológicas por el apoyo a la excursión de campo.
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Trabajo recibido: noviembre 26 de 2013
Trabajo aceptado: mayo 23 de 2014