288 Revista de la Asociación Geológica Argentina 63 (2): 288 - 296 (2008)

INTRODUCCIÓN

La deconvolución de Euler es una poten-te herramienta de interpretación, tantopara datos gravimétricos como magneto-métricos, que ha sido por varios años uti-lizada para hacer estimaciones de profun-didad y formas de las fuentes causantesde las anomalías. La aplicación universalde esta técnica ha consistido en determi-nar la profundidad hasta el techo de lasfuentes causantes de las anomalías gravi-métricas o magnéticas (Thompson 1982,Roy et al. 2000, Keating 1998).En el presente trabajo se aplicó exitosa-mente esta técnica para obtener en laamplia zona ubicada por sobre la zona desubducción plana de la placa de Nazca,grandes lineamientos que relacionamoscon zonas de suturas y zonas de falla-mientos con direcciones E-W.

La deconvolución de Euler se basa en laecuación de homogeneidad de Euler yadiciona un índice estructural para pro-ducir las estimaciones de profundidad.Usados conjuntamente, el índice estruc-tural y las estimaciones de profundidad,permite identificar y hacer valoracionesde profundidades para una amplia varie-dad de estructuras geológicas tales comofallas, contactos, diques, intrusivos, etc.(Reid et al. 1990, Roy et al. 2000).En el presente trabajo, a partir de unabase de datos gravimétricos pertenecien-tes al Instituto de Física de Rosario (Uni-versidad Nacional de Rosario - CONI-CET) y al Instituto Geofísico Sismológi-co Ing. F.S. Volponi (Universidad Nacio-nal de San Juan), que abarca una bastaregión del oeste argentino, comprendidaentre las coordenadas 70° y 65° de longi-tud oeste y entre 28° y 33° de latitud sur,

con mas de 2.500 puntos gravimétricos,se confeccionó una carta de anomalías deBouguer, en el sistema IGSN71. Estacarta fue procesada mediante la técnicade deconvolución de Euler, a efectos deobtener las soluciones de las profundida-des de las fuentes causantes de las a-nomalías e interpretar los resultados ob-tenidos para distintos índices estructura-les.Se evaluaron también los gradientes de lagrilla de anomalía de Bouguer, con elpropósito de correlacionar los resultadosde la deconvolución de Euler.

Marco geológico

El área de estudio se ubica sobre la zonade subducción subhorizontal de la placade Nazca, entre los 28º y 33º 30´ de lati-tud sur de acuerdo con Jordan et al.

LINEAMIENTOS REGIONALES DEL BASAMENTOCRISTALINO A PARTIR DE UN ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO

Mario E. GIMÉNEZ1, Patricia M. MARTÍNEZ1 y Antonio INTROCASO2

1 CONICET. Instituto Geofísico Sismológico "Ing. F. Volponi". FCEFN, Universidad Nacional de San Juan.Email: mgimenez@unsj-cuim.edu.ar , mpm@unsj-cuim.edu.ar2 CONICET. Instituto de Física Rosario. FCEIA, Universidad Nacional de Rosario. Email: geofisic@fceia.unr.edu.ar

RESUMEN A partir de una carta de anomalías de Bouguer que cubre una extensa área en el centro oeste de Argentina entre 65º y 70º delongitud oeste y entre 28º a 33º de latitud sur se aplicaron diferentes técnicas de deconvolución de Euler, tilt y su gradiente.Para la deconvolución de Euler, se consideró una ventana de 30 km por 30 km, teniendo en cuenta el ancho de las estructu-ras topográficas visibles de la Precordillera, Sierras Pampeanas y el Sistema de Famatina. Se probaron diferentes índicesestructurales, adoptando los índices de 0,5 y 1, debido a que definen más claramente las alineaciones de soluciones de Euler,permitiendo vincularlas a suturas entre terrenos, reconocidas geológicamente y al menos con cinco fallamientos con rumboE-W. Los resultados obtenidos, fueron confirmados por otras dos técnicas: tilt y su gradiente, señalando que existe una muybuena correspondencia entre técnicas independientes entre si.

Palabras clave: Gravimetría, Andes Centrales, Suturas, Acreción, Terrenos, Lineamientos.

ABSTRACT: Regional lineaments in the crystalline basement based on a gravimetric analysis. A Bouguer anomaly chart corresponding toa broad area in Argentina between 65º and 70º west longitudes and 28º and 33º south latitudes was dealt with Euler decon-volution, tilt and tilt gradient methods. For the Euler deconvolution method a 30 km by 30 km square window was conside-red, taking into account the widths of the involved structures of Precordillera, the Sierras Pampeanas and the FamatinaSystem. Different structural indexes were also tested, adopting 0,5 and 1 as optimal values since the results can be related towell known terrane sutures and at least five E-W big faults lineaments. Results are confirmed by other two techniques: tilt andgradient tilt, these tests show good agreement with the overlapping lineaments previously obtained.

Keywords: Gravimetric, Central Andes, Sutures, Accretion, Terranes, Lineaments.

(1983), entre otros (Fig. 1). Este fenóme-no, ha provocado un excepcional des-arrollo de los Andes en sentido longitudi-nal, con la formación de la Precordillerade la Rioja - San Juan y Mendoza y lasSierras Pampeanas. De esta manera sehan involucrado en la cuña de deforma-ción sectores del antepaís con escaso es-pesor sedimentario. Las exposiciones delbasamento han permitido elaborar unacompleja historia de amalgamación deterrenos entre el Proterozoico superior alPaleozoico en el margen gondwánico(Ramos 1988, 2004, Astini y Rapallini2003). Las correspondientes suturas en-tre bloques son identificables a partir delhallazgo de cinturones de rocas básicas aultrabásicas que representan secuenciasofiolíticas, así como de cuerpos ígneoscalcoalcalinos que representan las raíces

de antiguos arcos volcánicos y que sehallan hacia el este del frente volcánicocenozoico.Un complejo de melánge y ofiolitas en laregión entre la Precordillera y las SierrasPampeanas (Ramos et al. 1986), indicanque un espacio oceánico, pudo haberexistido entre la Precordillera y el margendel Gondwana.La colisión del basamento de la Cordi-llera Frontal, que constituye el terreno deChilenia, ocurrió durante el Devónicosuperior a Carbonífero inferior. La natu-raleza del basamento del Chilenia no esbien conocida porque las rocas precám-bricas son escasas en la Cordillera Fron-tal. No obstante el afloramiento de lasriolitas y granitos del Paleozoico supe-rior, sugieren la presencia de un viejobasamento siálico (Mpodozis y Ramos

1989). La colisión causó el levantamientode un elemento positivo, la Protoprecor-dillera de Rolleri y Baldis (1967). Estebloque levantado dividió las facies delPaleozoico superior.En síntesis, la parte más austral de Su-damérica es un complejo mosaico de blo-ques cratónicos que se acrecionaron a lolargo del margen suroccidental de Gond-wana entre el Precámbrico y el Paleo-zoico temprano (Ramos 1988). Los mo-delos actuales que explican el desarrollode esta región se asumen en términos deinteracciones de placas y ciclos orogéni-cos.Los métodos potenciales han contribui-do en la detección de los bordes de lasplacas litosféricas, mediante la interpreta-ción del par positivo-negativo (elevadogradiente) causado por la convergencia

Lineamientos regionales del basamento cristalino … 289

Figura 1: Carta del modelo de elevación digital del terreno, que cubre ampliamente la región de estudio y sobre el cual se indican las principalesestructuras orogénicas y sierras tales como: PP: Pie de Palo, CH: Chépes-Los Llanos, U: Ulapes, SL: San Luis, C: Córdoba, VF: Valle Fértil, F:Sistema de Famatina, V: Velasco, A: Ambato, AC: Ancasti, B: Brava, Precordillera y Cordillera de los Andes.

de las mismas (Thomas 1983, Ramé et al.1995, Giménez et al. 2000, Martínez yGiménez 2003). Estas suturas represen-tan la destrucción de la litósfera oceánica,y la consecuente yuxtaposición de terre-nos desplazados controlan la reactivaciónde las fallas normales e inversas posterio-res, redistribuyendo las masas de los ma-teriales que constituyen el basamento(Beumont 1981).

METODOLOGÍA

La anomalía de Bouguer (Fig. 2) fue cal-culada en el Sistema Internacional de1971, y los datos referidos a la estaciónfundamental de Miguelete. Las observa-ciones gravimétricas fueron reducidastopográficamente.El cálculo de anomalías de gravedad seefectuó mediante las clásicas expresionessiguiendo lo manifestado por Hinze et al.(2005). La reducción topográfica se eva-luó dentro de la zona de Hayford, consegmentos circulares de terreno hasta167 km de diámetro. Para la reducción deAire Libre se consideró un gradiente nor-mal de 0.3086 mGal/m. En tanto quepara la reducción de Bouguer se asumeuna densidad de σ =2,67 g/cm3.La carta de anomalías de Bouguer (Fig.2), refleja los rasgos estructurales másimportantes de la región en estudio. Esinteresante destacar que esta carta sinningún tipo de filtro se observan rasgostales como por ejemplo: 1) hacia el oesteel gran negativo coincidente con la Cor-dillera de los Andes, ratificando anterio-res estudios gravimétricos (Introcaso etal. 1990, Martínez et al. 1995, Introcaso1997, entre otros), 2) los positivos refe-rentes a las sierras de Valle Fértil y suprolongación hacia el sur, de Pie de Paloy de Chepes, todas ellas con característi-cas de alta densidad (Giménez et al. 2000,Introcaso et al. 2004). Estas han sido in-terpretadas como una colisión de arcosislándicos (Vujovich 1993, Martínez1997), 3) los positivos sobre la sierra deVelasco, coincidiendo con observacionesya realizadas por Martínez et al. (1999) yposteriores.

Deconvolución de Euler

Consideremos cualquier función de trescoordenadas cartesianas x, y, z denotadapor f(x,y,z). El plano de observación setomará como el plano z = 0 y z positivohacia abajo. Por convención, el eje xapunta al norte y el eje y al este.La función f(x,y,z) se dice que es homo-génea de grado n si:

Más aún se puede demostrar que si f(x,y,z) es homogénea de grado n, satisface lasiguiente ecuación:

Esta ecuación diferencial parcial se cono-ce como ecuación de homogeneidad deEuler o simplemente ecuación de Euler.

Índice estructuralConsideremos un punto fuente (masapuntual, dipolo magnético, etc.) localiza-do en el punto x0, y0, z0 relativo al planode medida. La gravedad será de la forma:

La ecuación de Euler para la forma fun-cional (2) se puede escribir como:

Siendo, N: el índice estructural (común-mente llamado SI).Los gradientes en las tres direcciones car-tesianas se pueden calcular usando la teo-ría de campo potencial en el dominio delespacio o número de onda. En algunoscasos, el gradiente vertical puede ser me-dido y usado directamente en la ecua-ción (4).La ecuación (4) se puede usar para anali-zar datos gravimétricos mapeados. Lasderivadas o gradientes en la ecuación (4)pueden medirse, o más comúnmente,calcularse a partir de los datos. Las únicas

cantidades que no se conocen en la ecua-ción son x0, y0, z0 y N. Las coordenadas(x0, y0, z0), representan la profundidad yubicación a lo largo del perfil de la fuen-te puntual y N simboliza el tipo de fuen-te que mejor representa la anomalía. Esfácil de verificar que modelos simpleshan preescrito valores de N (comúnmen-te llamado SI). De Reid et al. (1990), seextrajo algunos ejemplo de modelos sim-ples, utilizando un SI = 0.5, se resaltan laszonas de contactos; para SI = 1, los cuer-pos cilíndricos verticales (diques), y paraSI = 2, fuentes puntuales esféricas (con-centración de minerales).El índice estructural (SI) es también unamedida de cuán pronunciada es la ano-malía relativa a su profundidad. Muchosrasgos geológicos tienen distintos índicesestructurales (Reid et al. 1990).Se aplicó ésta técnica (deconvolución deEuler) a la carta de anomalías de Bouguer(Fig. 2) la que fue regularizada mediantela técnica de la transformada rápida deFourier manteniendo una equidistanciade 2.5 km. Dos parámetros fueron nece-sarios tener en cuenta para el cálculo: eltamaño de la ventana móvil y el índice es-tructural.Para la elección del tamaño de la ventanamóvil, se realizaron numerosas pruebascon diversos anchos de ventana, obte-niéndose los mejores resultados para unancho de 30 km, coincidentes con lasestructuras orogénicas visibles en super-ficie. Valores menores a este enfatizan in-homogeneidades locales y superficiales, ypor el contrario con valores de ventanasmayores al elegido provoca una perdidaen la resolución de las soluciones.El segundo parámetro, el índice estructu-ral, para gravimetría varía gradualmentedesde 0.5 a 2 (Reid et al. 1990, Keating1998, Roy et al. 2000). Las soluciones cal-culadas por la deconvolución de Euler, seubican siempre en los bordes estimadosde las inhomogeneidades de las densida-des y altos gradientes. El resultado es unconjunto de puntos a diferentes profun-didades que pueden ser interpretados ge-ológicamente, sin conocer la distribuciónde densidades. Esto es debido a que el

M. E . GIMÉNEZ, P. M. MARTÍNEZ Y A . INTROCASO290

fx

f (tx, ty, tz) = tn f(x, y, z) (1)

x +fy

y fz

z + nf= (2)

G(x, y) = f [(x - x0), (y - y0), z0 ] (3)

Gx

(x - x0) + (y - y0)Gy

z0 =

(4)

- Gz - NG(x,y)

método opera matemáticamente con unsistema sobredimensionado de ecuacio-nes, y la solución encontrada será la quemejor se ajuste a los valores de gravedadobservados mediante la técnica de míni-mos cuadrados.Las profundidades de las fuentes encon-tradas para los índices estructurales (0,5,1, 1,5 y 2), varían desde 0,75 km a 35 kmde profundidad. Las soluciones obteni-das con un SI = 0,5 y SI = 1 permitie-ron delinear claramente las soluciones einterpretarlas. Finalmente los índices deSI = a 1.5 y 2, fueron descartados, ya queno aportaban mayor información que la

ya analizada con los índices anteriores.En todos los casos se prefijó un errormáximo en la ubicación de las solucionesde la deconvolución de Euler (para lastres componentes) en un valor menor oigual a 1 km.

RESULTADOS

Analizando las soluciones de la deconvo-lución de Euler, se observa alta estabili-dad y coherencia en las mismas (Roy et al.2000). En la figura 4a se ha realizado lainterpretación sobre las soluciones quearroja el SI = 0.5. De esta manera, es po-

sible hacer la correspondencia entre elalineamiento de estas soluciones y losgrandes fallamientos reconocidos o zo-nas de suturas marcados con líneas con-tinuas de color gris oscuro en la figura 4a.Siguiendo el mismo criterio se han mar-cado con líneas de en color gris claro, losposibles fallamientos transversales (Fig.4a). Seguidamente se han trasladado es-tos alineamientos sobre los contornos delas principales Sierras Pampeanas y iden-tificándose numéricamente cada alinea-ción (Fig. 4b) y, sin intentar hacer un aná-lisis exhaustivo, entre las alineaciones quese interpretan se pueden correlacionar

Lineamientos regionales del basamento cristalino … 291

Figura 2: Carta de anomalías de Bouguer. Equidistancia de las isoanómalas: 20 mGal. Se han superpuesto los contornos de las principales SierrasPampeanas para su georeferenciación, estas son: PP: Pie de Palo, U: Ulapes, VF: Valle Fértil, CH: Chepes-Los Llanos, B: Brava, F: Sistema deFamatina, V:Velasco.

con claridad:1) La zona de sutura con ofiolítas entre elterreno Chilenia y el de Cuyania (Ramos1988). En este caso con la porción delterreno Cuyania correspondiente a laPrecordillera, propuesta por Mpodozis yRamos (1989), Ramos (2004), entreotros.2) La zona de sutura coincidente con laalineación de la megafalla DesaguaderoBermejo, que pone en contacto el terre-no Cuyania y el de Famatina. Esta ha sido

ampliamente reconocida geológica y geo-físicamente por Martínez (1997), Vujo-vich et al. (2004), Zapata (1998), Ramos etal. (2002), Martínez y Giménez (2003),Introcaso et al. (2004), etc.3) La zona de sutura entre los terrenos deFamatina y Pampia. Identificada entreotros por Astini et al. (1996), Ramos et al.(2002) y Martínez y Giménez (2003).4) La sutura en el borde W de la Sierra deCórdoba ubicada entre Pampia y el terre-no de Córdoba de acuerdo con Leal et al.

(2003), o entre Pampia y el craton del Ríode la Plata según Ramos et al. (2002). Estasepara las Sierras de Chepes -Ulapes y lassierras de San Luis, de las sierras de Cór-doba.5) La sutura que separa dentro del terre-no Cuyania, el sector de Precordillera conel sector de Pie de Palo, propuesto porBenedetto y Astini (1993), Ramos (1995),Astini et al. (1996) y Keller (1999). Estelineamiento ha sido reconocido desde lostrabajos de Ortiz y Zambrano (1981).

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Figura 3: Deconvolución de Euler con índice estructural de 0,5, aplicado a la anomalía de Bouguer.

6) Es de destacar el conjunto de solucio-nes concéntricas en la parte austral de lasierra de Pie de Palo. Estas coinciden conel alto estructural propuesto por Ortiz yZambrano (1981).En cuanto a los alineamientos transversa-les paralelos y regionales de dirección E-W, podemos decir que podrían coincidircon:7) La continuación de la megafractura deAconquija, propuesta por Baldis et al.(1982).8) Con el lineamiento propuesto por Or-tiz y Zambrano (1981) o la megafracturade Ambato propuesta por Baldis et al.(1979).9) Con la megafalla Salinas Grandes (Bal-dis et al.1979, entre otros).10) Este lineamiento, con algún desplaza-miento, se corespondería con la mega-fractura de Quilmes (Baldis et al. 1979).11) Este lineamiento aún no relacionadocon rasgos geológicos conocidos.

Método del ttiilltt

Otra técnica similar al gradiente horizon-tal, es el cálculo de la derivada de las pen-dientes de la carta de anomalías (tilt) y delgradiente de ésta última (Thurston ySmith 1997, Verduzco et al. 2004). Estatécnica es de suma utilidad para mapearestructuras de basamento, y consiste en:

Donde:g/ z: es el gradiente vertical de grave-

dad

El gradiente del tilt se define como:

=

Las cartas de tilt y su gradiente se obser-van en las figuras 5 y 6 respectivamente.Estas técnicas de procesamiento, tilt (Fig.5) y su gradiente (Fig. 6), permiten aus-

Lineamientos regionales del basamento cristalino … 293

Figura 4: a) Interpretación de la deconvolución de Euler. b) Interpretación de la deconvoluciónde Euler, sobre los contornos de las principales Sierras Pampeanas para su georeferenciación.

b)

a)

Tilt= arcag (g

(5) )z

g x

( )2+ g y

( )2

g x

( )2+ g y

( )2es el gradiente horizo-ntal total del campo gra-vimétrico

GradTilt (6)d Tilt dx

( )2+ d Tilt

dy ( )2

cultar las heterogeneidades del basamen-to, tales como por ejemplo fallas, resaltoso discontinuidades. Sobre ambas (Figs. 5y 6) se ha superpuesto la interpretaciónefectuada en figuras 4a y b, referente a lasalineaciones de la deconvolución deEuler. En ambos casos, se puede apreciarla coherencia que existe entre ambas téc-nicas totalmente independientes y sinembargo las alineaciones de las suturasen mayor medida, y de los posibles falla-mientos en menor medida, son consis-tentes. Esto fortalece la interpretaciónaquí realizada y estaría confirmando lasinterpretaciones geológicas que sugirie-ron la amalgamación de terrenos entre elProterozoico superior al Paleozoico en elmargen gondwánico (Ramos 1988, 2004,Astini y Rapallini 2003, entre otros).

CONCLUSIONES

El presente abarca el segmento de sub-ducción subhorizontal de la placa deNazca, entre los 28º y 33º de latitud sur yentre los 70º y 65º de longitud oeste. Me-diante una sensible técnica de procesa-miento de datos gravimétricos, se ha rea-lizado una interpretación de las solucio-nes de la deconvolución de Euler. Pos-teriormente se ha aplicado el método deltilt y su gradiente. Estas técnicas, inde-pendientes entre si, nos proponen cincograndes alineaciones que se pueden co-rrelacionar con las interpretaciones geo-lógicas denominadas suturas que sugie-ren que la región bajo estudio es un com-plejo mosaico de bloques cratónicos quese dispusieron juntos a lo largo del mar-gen suroccidental de Gondwana entre el

Precámbrico y el Paleozoico temprano.Asimismo, se pueden inferir también cin-co posibles fallamientos transversales yparalelos entre si, con dirección E-W.Esta interpretación, asumida como preli-minar, será motivo de futuros trabajosque densifiquen las áreas de menor co-bertura de datos como así también de laadquisición y procesamiento de la infor-mación magnetométrica, que por el mo-mento es escasa para su comparacióncon la gravimétrica.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a la Dra. GracielaVujovich y al Dr. José Kostadinoff porsus valiosos comentarios y sugerenciasque permitieron mejorar el presente tra-bajo. A CONICET por el subsidio del

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Figura 5: Carta de tilt aplicada a laanomalía de Bouguer. Se ha super-puesto la interpretación realizada delos alineamientos de la deconvoluciónde Euler.

PIP 6044 que financió las campañas derelevamiento de datos.

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Lineamientos regionales del basamento cristalino … 295

Figura 6: Carta de gradiente de tilt, enla que se ha superpuesto la interpreta-ción de los alineamiento de la deconvo-lución de Euler.

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Recibido: 19 de noviembre, 2007 Aceptado: 25 de abril, 2008