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D GEOLOGICA DE CH

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la serena octubre 2015

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Análisis térmico de la Cuenca Ischigualasto (Triásico de La Rioja, Argentina): Evolución asociada al soterramiento, estructuración y magmatismo mesozoicos. Miguel Ezpeleta 1,2,*, Gilda Collo1,3, Martín Gorocito3 y Federico Dávila1,3

1) CICTERRA- CONICET, Av. Vélez Sársfield 1611, Córdoba, Argentina. 2) Universidad Nacional de La Rioja, Av. Luis M. de la Fuente S/N, La Rioja, Argentina. 3) FCEFyN, Universidad Nacional de Córdoba, Av. Vélez Sársfield 1611, Córdoba, Argentina. * email: miguelezpeleta@gmail.com Resumen. Se realizó un análisis paleotermal de la cuenca extensional de Ischigualasto (hemigraben triásico de La Rioja, Argentina) con el fin de establecer su historia de subsidencia y la influencia relativa de los procesos de calentamiento que se llevaron a cabo. Para ello se utilizaron indicadores orgánicos e inórgánicos (%Ro y DRX en la fracción arcilla). Los resultados indican una gradación térmica en sentido vertical y también de Oeste a Este, con temperaturas máximas entre 130 a <80ºC. Las unidades cretácico?-cenozoicas que se superponen evidencian una disminución térmica muy marcada (~60-80ºC). Esto sugiere que las temperaturas máximas de las primeras se habrían alcanzado con anterioridad a la depositación de las unidades suprayacentes. La escasa capacidad erosiva de la discordancia basal de la secuencia cretácico-cenozoica, no es compatible con un destechado intenso necesario para que las temperaturas alcanzadas durante el triásico sean explicadas sólo por soterramiento. Las unidades triásicas habrían alcanzado altas temperaturas aún en niveles próximos a la paleosuperficie, que habrían decrecido rápidamente hacia el este. Por lo tanto, se propone que la fuente de calor principal habría estado asociada a la zona activa del hemi-graben, compatible con la mayor presencia de rocas basálticas en la región occidental. Palabras Claves: Historia térmica, Triásico, hemigraben,

volcanismo y soterramiento 1 Introducción El conocimiento de las temperaturas máximas alcanzadas por las cuencas sedimentarias resulta de gran interés para comprender adecuadamente la historia de subsidencia y las cargas tectónicas asociadas a la evolución de una cuenca. Los principales mecanismos involucrados en el incremento de la temperatura son el soterramiento, la transmisión de calor desde la astenósfera y el magmatismo, este último generalmente restringido arealmente. A excepción de la cuenca Cuyana, que tiene una rica historia de explotación petrolífera, la evolución térmica de las cuencas triásicas del noroeste argentino ha sido escasamente estudiada y han sido interpretadas en forma análoga a la cuenca Cuyana, en la que el principal factor asociado a las temperaturas máximas alcanzadas es la depositación sinorogénica cenozoica (Ávila et al. 2005). Sin embargo, la cuenca de Ischigualasto tiene una estratigrafía con alta participación

volcaniclástica, que sugiere una incidencia marcada del volcanismo en la evolución térmica de la cuenca. Para estudiar la influencia relativa de estos factores (depositación sinorogénica cenozoica vs magmatismo) en la cuenca, se realizó una análisis de la historia paleotérmica de una transecta dentro de la cuenca a partir de indicadores orgánicos e inorgánicos (eg., Marshall et al., 1994, Arostegui et al., 2006). 2 Marco geológico El área de estudio se ubica en la cuenca triásica de Ischigualasto (La Rioja y San Juan, Argentina, Fig. 1). La cuenca tiene una elongación NW-SE, con 120 km de longitud, 50 km de ancho y forma de hemigraben, y recibió aportes continentales fundamentalmente entre el

Figura 1. Mapa geológico de la cuenca de Ischigualasto (modificado de Melchor, 2007).

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Triásico Inferior bajo y el Triásico Superior (Milana, 1994). Esta cuenca fue invertida por compresiones Neógenas asociadas al levantamiento de los Andes. La cuenca de antepaís andina que se sobrepone preserva entre 4 y 7 km de sedimentos clásticos Neógenos y está dividida en dos bolsones (Bermejo al W y Pagancillo al E) por un alto del basamento de orientación NNW-SSE. Este alto es generado por un corrimiento de vergencia pampeana (corrimiento de Valle Fértil), que forma una estructura en flor positiva (Rossello et al., 2005) que reactivó las fallas normales triásicas. Los sedimentos de la cuenca Ischigualasto quedaron expuestos hacia los márgenes E y W del bloque Pagancillo con los mayores espesores preservados hacia el borde occidental (Rossello et al., 2005). Las unidades triásicas incluyen entre 80 y 515m de sedimentos dominantemente lacustres, que corresponden a la secuencia Ischichuca-Los Rastros pertenecientes al primer estadio de rift (Melchor 2007). Una variedad de ambientes sedimentarios continentales son reconocidos en esta secuencia, incluyendo una alta participación de materiales volcaniclásticos (e.g. Melchor, 2007). La segunda fase de rifting está representada por la unidad denominada Fm. Ischigualasto, dominantemente aluvial, con planicies de inundación medianamente a mal drenadas y alta participación volcániclástica (Milana, 1998). La etapa del relleno de esta cuenca, corresponde a la Fm. Los Colorados (~1000 metros), que muestra en la base una discordancia erosiva traducida lateralmente en concordancia y gradación, rasgo compatible con la interpretación de esta secuencia, asociada a una fase postrift. Cabe destacar la profusa participación de basaltos a lo largo de toda la columna triásica (Melchor, 2007). Por encima de la Fm. Los Colorados apoya en clara discordancia angular una sucesión detrítica de ~500 m de espesor incluida por Limarino et al. (2000) en la Fm. Ciénaga del Río Huaco (Cretácico). Sin embargo, la ausencia de hallazgos paleontológicos y dataciones dificulta su ubicación cronoestratigráfica. Secuencias similares en la aledaña sierra de Famatina, que anteriormente fueran ubicadas en el Cretácico, recientemente fueron datadas como miocenas y marcan el comienzo de la depositación sinorogénica andina (Dávila et al., 2004). Precisamente, la orogenia andina marca un cambio en el régimen de sedimentación, ya que se pasa de las cuencas extensivas pre-cenozoicas a las continentales de tipo antepaís y estructuración en hemigrabens tectónicamente invertidos que quedan preservadas en los bolsones intermontanos. De este modo, los bolsones presentan características estructurales extensionales heredadas de los procesos tecto-sedimentarios mesozoicos, con estructuras compresionales sobrepuestas asociadas a los procesos tecto-sedimentarios Andinos. La secuencia clástica asociada a los depósitos continentales sinorogénicos miocenos preserva unos 5,400 m de espesor (Rossello et al., 2005).

3 Metodología Se realizaron análisis mediante difracción de rayos X (DRX) de la fracción tamaño arcilla (� 2Pm; Moore y Reynolds, 1997) en 27 niveles peliticos, de los cuales 14 pertenecen a Fm. Ischichuca, 3 a la Fm. Ischigualasto, 5 a la Fm. Los Colorados y 5 a las unidades cretácico – terciarias.

Figura 2. Análisis secuencial y correlación W-E, de la Fm Ischichuca, con la ubicación de los resultados de %Ro e I/S. Nótese la disminución de los valores de I/S y %Ro en los afloramientos orientales de Rio Gualo. Véase ubicación en Figura 1. En dichas muestras se determinaron las fases minerales presentes, se determinó la presencia de interestratificados de illita/esmectita (I/S) y su ordenamiento, se calcularon las proporciones de illita en los I/S y se midió el Índice de Kübler (1968). Se hicieron, además, análisis de reflectancia de vitrinita en las 14 muestras de la Fm. Ischichuca analizadas por DRX (cf. Marshall et al., 1994). 4 Resultados En base a los análisis de los diagramas de DRX se obtuvo la composición de la fracción tamaño arcilla, en la que predominan illita e interestratificados I/S con menos proporciones de clorita.

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Figura 3. Columna general de la cuenca de Pagancillo en el sector occidental en la que se señalan las muestras analizadas. Nótese el salto en el % de illita en el I/S entre la Fm. Los Colorados y la base de las unidades K-T. La Fm. Ischichuca, en la quebrada homónima, presenta I/S con ordenamientos de tipo R1 y R3, con contenido de illita en I/S entre 75 y 85 % y valores de %Ro entre 0.95% (en la base) a 0.75% (hacia el tope) (Fig. 2). La Fm. Ischigualasto, al igual que la Fm. Los Colorados, presenta interestratificados de tipo R1 con contenidos de illita entre 65 y 80%. Las unidades cretácico-cenozoicas presentan I/S con ordenamientos tipo R0 (contenidos de illita entre 15 y 45 %) y evidencian un salto de fases desde un

ordenamiento R1 a R0 respecto a las formaciones triásicas (Fig. 3). Hacia el sector oriental (Rio Gualo) la Fm. Ischichuca presenta I/S con ordenamientos de tipo R0, con contenidos de illita entre 20 y 45 % y valores de %Ro que fluctúan entre 0.8 en la base y 0.48 en el tope. 5 Discusión Los resultados de %RO y % de illita en I/S obtenidos de la Fm. Ischichuca en la región occidental de la cuenca indican que las temperaturas alcanzadas están en un rango de 110 a 130ºC (cf. Bird et al., 1999; Srodon, 2007). En base a los I/S presentes pueden estimarse temperaturas de ~100°C en la parte superior de la secuencia triásica (fms. Ischigualato-Los Colorados). La sección oriental muestra menores temperaturas (entre ~100°C y <80°C) y se destaca el contraste entre los valores de base y techo. Esto coincide con la disposición subhorizontal de los afloramientos lo que genera que la base se encuentre ~5 km al osete del techo. Por lo tanto, la secuencia triásica muestra una gradación térmica en sentido vertical y también de Oeste a Este (Fig. 4). Sin embargo, debe remarcarse que la cuenca presenta un acuñamiento hacia su parte oriental en donde el espesor total de la secuencia es de aproximadamente 800 mts, en contraste a los ~2600 mts del sector occidental. Las unidades cretácico-cenozoicas que se superponen a la secuencia triásica evidencian una disminución térmica muy marcada (Fig. 3) alcanzando valores inferiores a los 60-80ºC. Las diferencias en la madurez térmica entre las unidades triásicas y las cretácico-cenozoicas permiten inferir que las temperaturas máximas de las primeras se habrían alcanzado con anterioridad a la depositación de las unidades suprayacentes. Considerando un gradiente térmico de ~65°C/km, acorde con el régimen térmico extensional consensuado para el Triásico en la región, y si se considera que las temperaturas máximas de las unidades triásicas se alcanzaron debido al soterramiento durante ese período, el espesor faltante para este intervalo sería de ~1500m. Esto no parece ser compatible con la escasa capacidad erosiva evidenciada por la discordancia de la base de la secuencia cretácico-cenozoica. Asimismo, no es consistente con la escasa variación térmica registrada entre el tope y la base de la secuencia triásica en el sector occidental, lo que sugiere que las unidades triásicas habrían alcanzado altas temperaturas aún en niveles próximos a la paleosuperficie, que habrían decrecido rápidamente hacia el este. Una interpretación posible es considerar que la fuente de calor principal pudo estar asociada a la zona activa del hemi-graben (ver Fig. 4), estando el gradiente regional reflejado por las temperaturas registradas en el sector oriental. Esto es compatible con la profusa distribución de volcanismo bimodal a lo largo de toda la columna triásica. La falla normal de este hemigraben habría oficiado de canal principal para el ascenso del magma y, por ende, del calor. Esto es compatible con la mayor presencia de rocas basálticas en la región occidental.

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Figura 4. Isotermas interpretadas a partir de las relaciones I/S y %Ro para las secuencias triásicas, mostrando como el borde activo del hemigraben concentra las temperaturas más altas. Las temperaturas registradas por las sucesiones cretácico-cenozoicas aquí analizadas son compatibles con los bajos gradientes regionales propuestos para este intervalo en la región (Collo et al., 2011, 2015). Avila et al. (2005) propone un cambio importante en la evolución térmica para el Mioceno tardío en los hemigrabenes de la aledaña Cuenca Cuyana, asociados a la compresión andina que genera una inversión tectónica y levantamiento de algunos de los principales depocentros triásicos. En esta cuenca como producto de la sobrecarga cenozoica en algunos de los depocentros tiene lugar la maduración de la materia orgánica y la generación de hidrocarburos, con la posterior migración y la acumulación en las rocas reservorio. Existen sin embargo algunos depocentros que alcanzaron sus temperaturas máximas en el momento de soterramiento mesozoico y que actualmente presentan un denudación de ~2400m de la columna. El modelo de la evolución térmica de la cuenca de Ischigualasto presentado en este trabajo se asemeja a estos últimos casos, en los que las temperaturas máximas se habrían alcanzado en una etapa previa a la depositación de las secuencias cretácico-cenozoicas, aunque producto de la interacción del soterramiento y la estructuración y magmatismo que tuvieron lugar en la región. Referencias Ávila J.N.; Chemale Jr. F.; Mallmann G.; Borba A.W.; Luft F.F. 2005.

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