Faleomagnetismodel volcanismodeCataluña: resultadospreliminares

J. C. CARRACEDO (1); E. RODRíGUEZBADIOLA (2); V. SOLER(1) Y P.CHICHARRO (1)

(1) Estación Volcanológicade Canarias(IRNAC, C.S.I.C.),La Laguna, Tener/fr (España)

(2) MuseoNacionalde CienciasNaturales, C.S.I.C.,JoséGutiérrezAbascal,2. 28006Madrid (España)

RESUMEN

En estetrabajose presentanresultadospreliminaresdel estudiopaleo-magnéticodel volcanismocataláncorrespondientesa La Garrotxa y elEmpordá.La estabilidadde la remanenciamagnéticade estosmaterialesvolcánicos,comprobadamediantedesmagnetizacióntérmicay en cam-posalternantes,hapermitidoaislarlos componentesoriginalesy, apartirde ellos, los poíosdel Cuaternarioy Miocenosuperior,contribuyendoasía unamejor definición de la Curvade Deriva Polarde la PenínsulaIbé-rica, hastaahoradeterminadaa partir de un solo Polo (cuaternario)an-terior al Mioceno.

Los análisis geoquimicosefectuadosen muestrasrepresentativasdelas diferenteslocalidadesindicanunabuenacorrelaciónentreel conteni-do y tipo de componentesferromagnesianosy lascaracterísticasde la Re-manenciaMagnéticaNatural (RMN).

INTRODUCCION

El volcanismode Cataluñase distribuye principalmenteen treszonasbien definidas —La Garrotxa,La Selva y Empordá—,tanto por la loca-lización de los materialesvolcánicoscomo por el tiempo en que se emi-tieron. Estasdiferenciasse explican por la asociacióndel volcanismoatres fasesgeodinámicasdistintas.

Estaimportanteáreavolcánica ha sido desdeantiguo objeto de nu-merososestudiosdetallados,quecomprendentantodescripcionesde lascaracterísticasvolcánicasde los diferentesafloramientos—como los deCalderón(1906), Cazurro (1906),etc., hastatrabajostectónicosdirigidos

84 J. U. Carracedo, 12 Rodríguez. ¡‘Soler y P. Chicharro

al intentode correlacionarel volcanismoconlos sistemasde fracturaciónregional,comolos de Chevalier(1914, 1928)yel de SanMiguel y MarcetRiba(1926); posteriormentefueroncontinuadospor otrosautores,comoSoléSabaris(1962)y SoléSugrañes(1978),en el intentode lograr unaubi-cacióntemporalde estevolcanismoen basea estudiosestratigráficosytectónicos,dentro del encuadregeodinámicoy evolutivo dc las cordille-rasCosteroCatalanasy su conjuncióncon el sistemaTransversalCata-lán. Hay quedestacarqueel primer estudiopaleomagnéticode estazonaes el de Guardia,realizadoen 1964.

El conocimientode la edadde los diferentesepisodiosvolcánicossu-ponía una de las premisasmás importantesparael establecimientodclprocesoevolutivo del volcanismo,lo cual fue abordadomediantela uti-lización de técnicasradiogénicasde potasio-argónpor Donville (1973 a,b y e), queaportóunaseriede edadesabsolutasde toda la región volcá-nica y quehansupuestoun importantepuntode partidaparaposterioresestudios.

Más tardefueronpublicadosvarios estudios,recogidosen el trabajode Araila el aL (1983), dondese efectúaunacompletarevisión de los ca-racteresestructurales,petrológicosy geoquimicosde este volcanismo,aportándosenuevasdeterminacionesde edadradiogénicasy establecien-do sus relacionesgenéticascon la tectónicade rift del oestede Europaydel Mediterráneooccidental.Por último, los caracterespetrogenéticosylos procesosde diferenciacióngeoquímicaquehanoriginado las diferen-tes tipologíasde rocasvolcánicashansido tratadosporLópez Ruizy Ro-dríguez Badiola (1985), donde se presentanmodelosde generacióndemagmas,quemediantemecanismosde fusiónparcialy cristalizaciónfrac-cionadahandadolugar a los diferentestipos de basaltosalcalinos,ba-sanitas,basanitasnefelínicasy traquitasque integran estevolcanismo.

OBJETODEL ESTUDIO

Dadaslas característicasde extensióny distribucióndel volcanismoen las tresunidadesde La Garrotxa,Empordáy La Selva, los puntosdemuestreo(Fig. 1) se han selecciondoen basea obteneruna máxima in-formación en consonanciacon las datacionesradiogénicaspublicadas,conedadescomprendidasentrelos 0,007y 0,7 ma. paraLa Garrotxa,de2.0 a 7,2 paraLa Selva y de 7.3 a 10,6 paraEmpordá(Cuadro1).

Se hananalizadocon detalle las característicaspetrológicasy geoqul-micasde las muestrasestudiadas,conobjeto de intentarestableceralgúntipo de correlaciónconel comportamientodela RMN. Los caracterespe-trológicos y geoquímicosrespondena la secuenciade tipologíasprevia-menteestablecida(ver Cuadro1). En la zonade Olot coexistenlos térmi-nos basálticosy las basanitasnefelínicas,predominandolas texturashi-

Paleomagnetismo del volcanismo de Cataluña... 85

It

42 00

fl~. 1. Distribución del volcanismode La Garrotxay cl Empordá.Se indican las edadesradiométricas publicadas y las localidades de muestreo. con el número de muestras.

pocristalinas,constituidaspor fenocristalesde olivino y augitasobreunamatriz formadapor microcristalesde plagioclasa,clinopiroxenosy óxi-dosminerales.

Las rocasbásicasde Empordácomprendenbasanitasy basaltosalca-linos, con fenocristalesde olivino —quepresentanmarcadosprocesosdealteracióny oxidación—-sobreunamatriz micocristalinaformadapor pe-queñoscristalesde plagioclasa,clinopiroxenoy óxidosde Fe-Ti.

Todaslas rocasvolcánicasbásicasde Olot y Empordápresentanne-felina normativa,lo quepermiteencuadraríasdentrodel grupode las ro-casbásicasalcalinas.En contraposición,la traquitade Vilacolum presen-ta característicaspetrológicasy geoquimicasdiversas,conpredominiodefenocristalesde oligoclasa-anortoclasa,escasoscristalesde augitasódicay biotita oxidadasobreunamatriz feldespáticay de óxidosminerales.

La mencionadadistribuciónde edadesy afloramientosvolcánicosdeCataluñaofreceexcelentesperspectivasparala aplicacióndel paleomag-netismo,tantoen la utilización de las inversionesgeomagnéticasparala

86 J. C. Carracedo,E. Rodríguez, E. Soler y P. Chicharro

CUADRO 1

Características geoquimicas y pen-ológicas (norma CIPW) y edades radiomdtricas de losmateriales volcánicos utilizados en el estudio.

GAR-l GAR-2 ANI-l

47032.25

15.364.296.740.187.449.453. 1 72.010.370.72

99.21

11.882 1.99

2.622 1.7517.1111.346.22

4.271.35

43.892.40

14.527.953.680.489.849.793.722.030.511.22

99.73

12.0011.1211.0316.9322.0410.015.494.164.561.21

65.230.41

16.702.430.330.970.210996.175-470.420.75

9978

6.8432.3252.21

1721.13

3.040.330.780.28

AM-2 AM-3 ANI-4

44.732.13

14.856.793.680.157.94

10.523.520.370.353.88

99.43

21928.2 30.84

23.6317.918.046.182.534.052.01

44.632.22

15.115.725.040.178.759.893.580,810.862.54

99.32

4.7924.593.09

22.7 716.1910.868.29

4.222.04

43.9421514.846.344.240.478.479.643.390.970.874.5299.54

5.7324.602.2122.4115.369.797.990.834.082.06

GNR-l Garrotxa.Hasanitaolivinica de Sant loan les ¡tuIs. 0.7 m.a’GAR-2AM-1AM-2AM-3AM-4

Basanitaolv-pirox. Círa,OIot a Banyoles(km. 12), 0.3 m.a.*Traquitade Vilacolum, 8.8 m.a.*, 10.6 nl.a.**Basaltoalcalino de Arenys, 10.0 ma.*Basanitaolivinica de Rupiá, 7.38 m.aY, 8.0 m.a.**Basanitaolivinica de Cassade l’eiras.6.66 ma.. 8.15 m.a.*

t’) tionville (1973)<~*4 Maña et al. (19831.

elaboraciónde unamagnetoestratigrafíadetallada—quepermitala orde-nación temporal y la correlaciónde las emisionesvolcánicas—,comoenla determinaciónde PolosGeomagnéticosVirtuales (PGV) del Miocenosuperior,Pliocenoy Cuaternario,necesariosparaunamayorprecisióndela Curva de DerivaPolar (CDF) peninsularen su tramo reciente,de es-casadefinición en la actualidad.

Aunque el estudioen cursopretendela elaboraciónde la magnetoes-tratigrafíay la determinaciónde los PGV de todoel volcanismocatalán,en esteprimer trabajó se presentanúnicamentelos resultadosobtenidosdel estudiode las zonasde La Garrotxay Empordá.

SiO2TiO2A1203Fe2O3FeOMtxOMgOCaONa2O1(20P205LOLTotal

QzOrAbNcAnDi01Mt1-fm

HmAp

Paleomagnetismodel volcanismo de cataluña... 87

METODOS EXPERIMENTALESY RESULTADOS

Las muestrasse tomaroncon perforación«in situ» y orientadasconbrújula solary fueron sometidasadesmagnetizaciónprogresivatantoencamposalternantesde hasta50 mT, comoatemperaturasdehasta600 ‘C.De cadalocalidadde muestreose seleccionarondos muestrasparala rea-lización de espectroscompletosde desmagnetizacióntérmicay en cam-pos alternantes.A partir de la informaciónaportadapor estosespectrosse seleccionóel rangode 10, 15, 20 y 25 mT parael restode las muestras,eligiéndosela direcciónde la remanenciamagnéticamásadecuadaparael análisisestadístico(Fisher,1953).

En la figura 2A se muestranlos espectroscompletosde desmagnetiza-ción en camposalternantesde unamuestrade cadalocalidad; todas lasmuestrasexceptoun basaltodel Baix Empordáretienenun 30 ~/ode laRMN incluso en campossuperioresa 40 mT, indicandouna elevadaes-tabilidadde la remanenciaprimaria. Destacaen estesentido la traquitade Vilacolum (Alt Empordá),queconservamásdel 50 0/o de la magneti-zación inicial a 50 mT.

Los espectrosde desmagnetizacióntérmica(Fig. 2B) y los diagramasde Zijderveld (1967), que se muestranen la fig. 3, confirman la elevadaestabilidadde la remanenciamagnética,al no existir cambiosimportan-tes en direcciónduranteel procesode desmagnetización;parecepuesevi-dentequeestosmaterialesconservanla direcciónoriginal del campogeo-magnéticoen el momentodel enfriamientode las lavasy sonpor consi-guienteaptosparala determinaciónde los PGV correspondientes.

En la fig. 4 se presentanlas curvasde saturaciónisotérmicade mues-tras representativasde cadalocalidad, dondepuedeapreciarseun mayorcampo de saturaciónpara los materialestraquiticos (muestraAM 1),comocorrespondea un estadodeoxidación másavanzadodebidoala ele-vadaporporciónFe2/FeO(ver Cuadro1) y que se refleja asimismoen lagran estabilidadde estasmuestrasfrente a los procesosde desmagnetiza-ción y en camposdestructivosmediosmáselevados(ver Fig. 2).

En elCuadroII se indicanlos datospaleomagnéticosobtenidos:las di-reccionesmedias de las diversas localidadesde muestreoy los PGVcorrespondientesal Cuaternariode La Garrotxay el MiocenosuperiordeEmpordá.Como elementode comparaciónse indican en el Cuadro IIIlos polospublicadosparala PenínsulaIbéricaa partir del Cretácicosupe-rIor.

Por último, en la fig. 5 de muestrala localizaciónen proyecciónpolarde los PGV relacionadosen el CuadroIII. Puedeobservarsecómoel polodeterminadopara el Cuaternariode La Garrolxaes similar a] publicadoen la relaciónde McElhinny (1973) parala mismaformación volcánica.Los poíoscuaternariosson a su vezmuy similaresal determinadoparael

88 J. C. Carracedo,E. Rodríguez, U. Solery 1’. Chicharro

AMi—lA

GA7’-l6A21-43AM2- 1AM4-55

AM 5-68AF Ct

M M01

0.5 -

o

M

0.5

o

CtVID <150 Or CMD>250 Oc

A

600—1

CMOc200 TICO) CMD>300

6

l’g. 2. Espectrosdedesmagnetizaciónen camposalternantes(A) y térmicos(B) de mues-trasrepresentativasde las diferenteslocalidades.CDM: campomedio destructivo.

Paleomagnetismodel volcanismo de Cataluña... 89

2—0*

4M2

Fig. 3. Diagramasde Zijderveld de las muestrascuyosespectrosde desmagnetizaciónseindican en la fig. 2.

Plioceno(3.4ma.)a partirde materialessedimentariosen lazonade Lay-na (Hoyos,comunicaciónpersonal).

Tanto los polos cuaternarioscomoel del Pliocenose diferenciancla-ramenteen Longitud con el determinadoparael Miocenosuperior(7,91m.a.)apartir de lavasde Empordá.Estadiferenciade unos50 gradossu-poneal menosunavariaciónen la CDP de 10 gradospormillón de años.

AMi 4M3

+ ZE

+Z E

90 1 (1 Carracedo, fi. Rodríguez, y Soler y P. Chicharro

AL>)

Jo 1 AM2-2 GA21-48 -- - ____________

@A)AL[O ~~.A§~<ziz%ZI1.lAI —

->~A7-6B

AMi-lA

L~%A[T O

0.5 AM4-1A

~1~~ji

50 tOO 200 300 400

Fig. 4. Curvasde saturaciónisotérmicade muestrasde las diferenteslocalidades.

CONCLUSIONES

Con los datosdisponibles,aún insuficientes,se puedenestablecerten-tativamentelas siguientesconclusiones:

1. Los materialesvolcánicosde La Garrotxa y Empordápresentanun comportamientoestablede la remanenciamagnéticade los procesosde desmagnetizacióntanto térmicacomo en camposalternantes.Es po-siblepuesaislarla direcciónde la remanenciaoriginal y, por consiguien-te, determinarPVG fiables.

2. Se halogradodeterminardospoíosvirtualesgeomagnéticos,corres-pondientesal Cuaternario—quecoincidecon otro ya publicado,obteni-

CUADRO II

Datospaleomagnéticosdel volcanismode La Garrotxay el Empurdá.

Localidad situaciónIal/long. mues. REMANENCIADcc, Incí. k a95

Garrotxa 1 42’13’N/Y30’E 7 333.4 46.0 417 2.9Garrotxa2 42’13’N/2’30’E 7 15.5 56.0 163 4.7Empurdá1 42’12’N/Y00’E 15 190.1 —56.0 18 9.6Empurdá2 4212’N/V00’E 5 6.4 43.7 267 4.7Empurdá3 4212’N/3’00’E lO 343.8 68.6 257 3.0Empurdá4 4212’N/300’E 7 25.2 47.0 338 3.5

Paleomagnetismodel volcanismo de cataluña... 91

1800

F<ig. 5. Distribución en proyecciónpolar de los PGV definidoscn estetrabajoa partir dematerialesvolcánicosde La Garroixay el Empordá,y de otros publicadosparala Penín-sulaIbéricadesdeel Cretácicosuperior.Los númeroshacenreferenciaal ordenenquelosPGV estánrelacionadosen el CuadroIII.

do apartirde los mismosmateriales—y al Miocenosuperior.Estospoíosmejoran la precisiónde la CDP de la PenínsulaIbéricaquecontabaconun solo poío(Cuaternario)publicadoparael tramocorrespondienteal Ce-nozoico.

3. Aunqueno se observandiferenciasen Latitud entrelos poloscorres-pondientesal Mioceno superior,Pliocenoy Cuaternario,sí aparecenva-riacionesapreciablesen Longitud, equivalenteal menosa 10 gradospor

00

Ji (‘. (‘arracedo. E. Rodríguez, U. Soler y P. Chicharro

CUADRO III

Relaciónde los polos determinadosparael Cuaternariode La Garrotxay el Miocenosuperioren el Enipordá(*) y de ‘os publicadosparael Terciariosuperior(**) de la

PenínsulaIbérica.

Localidad Situación Ns/tNm Edad(ma.) Longitud Latitud

1 La Garrotxa 42’l0’N 2(14) 0.7 80.2N 214.9E2 (erona** Cuaternario SION 204.OE3 Laina~~ Plioceno(3.4) 79.SN 259.OE4 El Empordá* 4210’N 4(37) Miocenosup. 79.9N 133.9E

3.’0O’N (10.6)5 Lisboa Cretácico sup. 69.ON 207.OE6 Lisboa** Cretácico sup. 72.ON 1 96.OE7 Monchique~ Cretácicosup. 73.ON 166.OE

Localización dc los puíoscn la figura 4. (*) Este trabajo.(~)PolospublicadosenMcElhinny t 1973), asig-nadosal Eoceno(5) Eoceno(6) y Palcocenot7) respectivamense.En un trabajoposteriortMacinlyrey Berger,1982) sc daa estosmaterialesuna edad Crelácicosuperior.

millón de años.El estudio de La Selva, de edadintermedia entre LaGarrotxay Empordá,permitirá comprobarsi las diferenciasen Longi-tud encontradasson consistentes,en cuyo casopodríandetectarsedife-renciasen edadsignificativasen el períodoqueabarcatodo el Miocenosuperiory el Cuaternariopor medio del paleomagnetismo.

4. Se apreciandiferenciasen Latitud de al menos7 gradosentrelospolos del Miocenosuperior-Cuaternarioy los correspondientesal Cretá-cico superior.

Agradecimientos

Estetrabajoha sido realizadodentrodel Proyectode la CAYCIT «ElVolcanismoNeógeno-Cuaternariodel BordeMediterráneoPeninsular.»

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