RITMITAS MAREALES EN LA FORMACIÓN PUNCOVISCANA (S.L.) …

104 Revista de la Asociación Geológica Argentina 66 (1): 104 - 118 (2010)

INTRODUCCIÓN

Recientes investigaciones basadas en corre-laciones estratigráficas y geoquímicas sugie-ren que las secuencias sedimentarias de laFormación Puncoviscana s.l. (Aceñolazaet al. 1989), basamento del NO argentino,han sido depositadas en un ambiente in-tracontinental. La apertura exitosa del rift

Puncoviscana en el Neoproterozoico (vé-ase Omarini et al. 1999, y literatura inclui-da) produjo el desarrollo de una cuenca ma-rina con sus diferentes ambientes sedimen-tarios y volcánicos, asociados a un mismocontexto geotectónico, que conforma la co-lumna de dicha unidad estratigráfica. Elregistro geológico comprende: i) secuenciasturbidíticas espesas (Turner 1960, Omarini

1983, Jêzek 1990), ii) sedimentitas clásticasde ambiente marino somero, con influenciade olas y tormentas (Buatois y Mángano2004), iii) secuencias de plataforma carbo-nática (Salfity et al. 1976), iv) volcanitas alca-linas sinsedimentarias (Chayle y Coira 1987,Omarini et al. 1999, Hauser et al. 2008). Lasfacies clásticas contienen diversos icnogéne-ros de edad Vendiano-Tommotiano (Aceño-

RITMITAS MAREALES EN LA FORMACIÓN PUNCOVISCANA(S.L.) EN LA LOCALIDAD DE RANCAGUA, NOROESTE ARGENTINO: DINÁMICA MAREAL Y CONSIDERACIONESPALEOASTRONÓMICAS

Vanina L. LÓPEZ DE AZAREVICH1,2, Ricardo H. OMARINI1,2, Ricardo J SUREDA1,2 y Miguel B. AZAREVICH1.

1 Universidad Nacional de Salta, Facultad de Ciencias Naturales, Geología, Salta.2 CONICET. E-mails: [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]

RESUMEN Las ritmitas mareales constituyen una clara evidencia de sedimentación afectada por las mareas pudiendo preservar los perío-dos mareales inducidos astronómicamente al momento del depósito. Las investigaciones de secuencias periódicas mareales,acrecionadas vertical o lateralmente, en unidades modernas y antiguas, han experimentado notables avances en los últimos 25años, excepto en la transición Neoproterozoico-eocámbrico. La Formación Puncoviscana (NO argentino) está compuesta en lalocalidad de Rancagua por litofacies de cara de playa hasta plataforma distal, la cual incluye ritmitas mareales de edad neo-pro-terozoico-cámbrica temprana. Los períodos lunares involucrados en la sedimentación pueden ser aproximados mediante análisisarmónicos con transformadas rápidas de Fourier a partir de datos crudos de espesores de láminas. Un sistema semidiurno con pe-ríodos tropicales de 26,64 días fue reconocido, a partir del cual se calculó la distancia Tierra-Luna en 3,78 x1010 cm. Estos re-sultados proporcionan información relevante acerca de la evolución de la órbita lunar a través del tiempo geológico. Los da-tos sugieren un evento astrofísico singular e irrepetible durante la transición Paleo-Mesoproterozoico con incremento en la ve-locidad de alejamiento hasta el Cámbrico Temprano, con eventos menores discretos en el Cámbrico Temprano y PaleozoicoSuperior con disminución del 50% de la velocidad de alejamiento.

Palabras clave: Ritmitas mareales, Transformadas de Fourier, Distancia Tierra-Luna, Formación Puncoviscana, Noroeste argentino.

ABSTRACT: Tidal rhythmites in the Puncoviscana Formation (s.l.) at Rancagua locality, Northwestern Argentina: tidal dynamics and paleoastronomic considerations. Tidal rhythmites are clear evidence of sedimentation affected by tides and could preserve tidal periods astrono-mically induced during the time of deposition. Investigations of tidal periodic sequences lateral or vertically accreted on modernand ancient units had improved notable advances during the last 25 years, but, there are no data on the Neoproterozoic-EarlyCambrian transition. The Puncoviscana Formation (NW Argentina) at Rancagua locality is composed by shoreface to offsho-re lithofacies, which includes tidal rhythmites of Neoproterozoic-Early Cambrian age. Lunar periods involved in sedimenta-tion by tides can be approach by harmonic analysis carried out with fast Fourier transforms from raw data on lamina thick-ness. A semidiurnal tidal system with tropical periods of 26.64 days was obtained, from which Earth-Moon distance was cal-culated as 3.78 x1010 cm. These results provide relevant information about the evolution of the lunar orbit through geologicaltime. Results suggest an astrophysical event of singular characteristics during the Paleo-Mesoproterozoic transition with anincrement in retreat velocity up to Early Cambrian, with minor discreet events in Early Cambrian and Upper Paleozoic withdecrease in retreat velocity in a 50%.

Keywords: Tidal rhythmites, Fourier transforms, Earth-Moon distance, Puncoviscana Formation, Northwest Argentina.

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laza et al. 1999, Aceñolaza 2004). Sin em-bargo, no es clara su filiación cronológica opaleoambiental, como se evidencia a partirde los trabajos de Sureda et al. (1999), Du-rand y Aceñolaza (1990), Buatois y Mán-gano (2003, 2004), Aceñolaza (2004). Pesea los aportes científicos ya publicados, noexiste aún un modelo de evolución de estacuenca compatible con todos los detallespropios de los diferentes ambientes sedi-mentarios documentados en su registro es-tratigráfico y fosilífero. La presencia de ritmitas intramareales, tan-to en secuencias clásticas como carbonáti-cas de la Formación Puncoviscana, ha sidodifundida en investigaciones recientes porLópez de Azarevich y Omarini (2008a y b).Estas secuencias, originadas por procesosde flujo-reflujo mareal, permiten identificarbordes de cuenca constituidos por faciesintermareales clásticas en las localidades deEscalchi-Rancagua, San Antonio de los Co-bres y en el sector occidental de la quebra-da de Humahuaca, entre los ríos Chacalayoy Putumayo (Fig. 1). Los equivalentes car-bonáticos se encuentran en los afloramien-tos de Las Tienditas y Volcán.Este trabajo se apoya en estudios desarro-llados en los últimos 25 años en secuenciasperiódicas mareales, acrecionadas verticalo lateralmente. En tal sentido, numerososautores (Allen y Homehood 1984, Yang yNio 1985, Williams 1989, Kvale et al. 1994,Miller y Erikson 1997, Archer y Johnson1997, Ehlers y Chan 1999; entre otros) handesarrollado investigaciones en tidalitas ac-tuales con el propósito de comprender losfactores sedimentológicos y astronómicosque rigen su depósito. Muchas secuenciasque muestran ciclicidad en las láminas de-positadas permiten identificar, no solo aque-llas condiciones paleo-climáticas, hidros-féricas y paleo-geográficas, sino tambiénlos diferentes períodos seculares debidos alas posiciones relativas del sistema Tierra-Luna (Fig. 2). Estos ciclos controlan direc-tamente la sedimentación y se definen como:i) diurnos, ii) mes sinódico, iii) mes anoma-lístico, iv) mes tropical. El primero respon-de a la diferente magnitud de las corrientesde flujo y reflujo de marea, y se encuentrarepresentado por láminas de mayor y menor

espesor, respectivamente. El segundo seajusta a las condiciones mareales entre lunallena-cuarto menguante o luna nueva-cuar-to creciente (períodos de sicigia y cuadra-tura lunar), que definen períodos de 14,8días cada uno, conformando la suma de am-bos el mes sinódico de 29,6 días. Duranteestos ciclos se suceden períodos de mareasde mayor y menor intensidad, reflejadas ensecuencias de bancos más gruesos y más fi-nos, respectivamente.El mes anomalístico se define como el tiem-po que la Luna tarda en recorrer la distan-cia entre las posiciones de apogeo y peri-geo (27,55 días), y el mes tropical queda de-finido entre su máxima declinación norte ysur (27,32 días). En tal sentido, la diferenciadiaria será igual a cero cuando la Luna pasapor el cenit del punto terrestre considerado.Se ha comprobado que el análisis detalla-do de las ritmitas mareales y de la teoría demareas puede ser utilizado para definir lascaracterísticas de la órbita paleo-lunar. Losciclos lunares definidos como meses ano-malístico y tropical ayudan a determinar ladistancia Tierra-Luna, tanto en registros ma-reales actuales como antiguos (Kvale et al.1999). Detalle que se ajusta al paulatino ale-jamiento de la Luna respecto a la Tierra a lolargo del tiempo geológico (Williams 2000).De este modo, su estudio en los registrosde la Formación Puncoviscana resulta desingular importancia para definir la situa-ción astronómica durante el límite Protero-zoico-Eocámbrico.El análisis de los sistemas mareales moder-nos, tanto así como su extrapolación a lainterpretación de los antiguos, demuestrala existencia de cierta desviación sobre losvaticinios realizados, en atención a que losocéanos terrestres y los ambientes sedimen-tarios asociados no conforman un siste-ma en equilibrio y no deben ser conside-rados como sistemas idealizados (Kvale et al.1995, 1999). Esta dificultad puede superar-se con la estadística y el análisis de series ar-mónicas y transformadas rápidas de Fourier,metodología que ha sido aplicada con inte-resantes resultados en trabajos experimen-tales y secuencias rocosas de diversos lu-gares del mundo (Yang y Nio 1985, Archer1996, Kvale et al. 1999, Mazumder y Arima

2005). Sin embargo, las investigaciones deWilliams (2000) destacan variables a ser con-sideradas al calcular el alejamiento de laLuna en el tiempo a partir de estudios, tan-to paleontológicos (ciclos de crecimiento)como de ritmitas mareales (ciclos se sedi-mentación), ambos afectados por los pe-ríodos seculares del sistema Tierra-Luna-Sol. Dicho autor advierte la importanciade corroborar los resultados arribados conla geofísica de los cuerpos celestes. En estesentido, las únicas secuencias con cálculosprecisos son las de Elatina-Reynella (~620Ma, Australia).Se debe aceptar que la investigación de ladinámica de mareas, desde el punto de vis-ta experimental, presenta ciertos factoresdiferentes de los astronómicos que debenser tenidos en cuenta, tales como la geome-tría de la cuenca, la pendiente de la platafor-ma, volumen de sedimentos aportados a lacuenca y la hidrodinámica del sistemamareal, ya que pueden afectar los patronesde variación en el análisis de la serie de da-tos (Kvale et al. 1995, Deloffre et al. 2007).En base a estas consideraciones, la presen-te contribución pretende analizar desde unaperspectiva estratigráfica, sedimentológicay estadística las series rítmicas mareales clás-ticas que integran el basamento de la Cor-dillera Oriental (NOA), conocido como For-mación Puncoviscana (s.l.). En la localidadseleccionada de Rancagua, las series mues-tran un patrón cíclico ordenado compatiblecon los fundamentos establecidos prece-dentemente. Así, el objetivo principal delpresente trabajo es determinar las condi-ciones dinámicas de sedimentación y pre-sentar los primeros datos identificando losciclos mareales y paleo-astronómicos queafectan la distancia Tierra-Luna en lostiempos considerados.

GEOLOGÍA REGIONAL

La Formación Puncoviscana s.l. (Aceñolazaet al. 1989) conforma el basamento neopro-terozoico-eocámbrico del NO argentino(Fig. 1b). Diferencias faciales han propicia-do su posterior división en cuatro unidadesdepositadas sucesivamente (Salfity et al. 1976):i) Formación Sancha, turbiditas grises con

Ritmitas mareales en la Formación Puncoviscana

106 V. L . LÓPEZ DE AZAREVICH, R . H . OMARINI , R . J. SUREDA Y M. B. AZAREVICH

Figura 1: a) Secuenciasclásticas de la FormaciónPuncoviscana s.l (gris).Ritmitas: 1: San Antoniode los Cobres, 2: CuestaMuñano, 3: Quebrada deHumahuaca, 4: Escalchi-Rancagua, 5: LasTienditas, 6: Quebradade Humahuaca (entre losríos Chacalayo y Putu-mayo), 7: Volcán; b) Ma-pa geológico regional,fotointerpretado a partirde imágenes LANDSAT.

tonalidades verdosas; ii) Formación Volcán-Las Tienditas, calizas micríticas negras, iii)Formación Puncoviscana, turbiditas ama-rillas, iv) Formación Corralito, conglome-rados rojizos. Sin embargo, las sucesionescalcáreas se encuentran intercaladas en lassecuencias clásticas y no estratigráficamen-te debajo (Turner y Mon 1979). La Forma-ción Sancha, si bien tiene características deser una discontinuidad estructural, ha sidointerpretada como diamictitas y, al encon-trarse en contacto con la sección basal delas calizas de Formación Las Tienditas, elconjunto ha sido interpretado como unasecuencia de carbonatos postglaciales (cap-

carbonates) del Neoproterozoico Tardío-Cám-brico basal (Toselli et al. 2005). La extensión de la sedimentación de la For-mación Puncoviscana s.l. hasta el iniciodel Cámbrico (Vendianno-Tommotiano)está confirmada por la presencia de trazasfósiles (Mirré y Aceñolaza 1972, Aceño-laza y Durand 1973, Aceñolaza et al. 1999,Aceñolaza y Aceñolaza 2007). Estos icno-géneros se encuentran impresos en ambien-tes tan dispares como lo son sedimentosde ambiente somero con influencia de ole-aje y turbidítico profundo (Buatois y Mán-gano 2003, 2004). No obstante, el valor cro-nológico de las trazas fósiles en la Forma-

ción Puncoviscana s.l ha sido tema de per-manente debate en torno a la discusión dellímite Precámbrico-Cámbrico en Sudamé-rica (Sureda et al. 1999). La polémica se ex-tiende también a la posición que ocupa lasección portadora de icnofósiles en la co-lumna estratigráfica, cuyo espesor apro-ximado es de 2000 m sensu Turner (1960).Las secuencias clásticas de la FormaciónPuncoviscana s.l. (Fig. 1) registran paleo-ambientes típicos de lóbulos turbidíticosproximales a distales (Jêzek 1990) y marinosomero con influencia de oleaje y tormen-tas (Buatois y Mángano 2003, 2004, Lópezde Azarevich y Omarini 2008a, b), prefe-rentemente localizados al este de la Cor-dillera Oriental. El estudio de las secuenciasmareales en las localidades de Escalchi-Rancagua y San Antonio de los Cobres brin-dó datos acerca de la configuración demareas en el Proterozoico-Eocámbrico(López de Azarevich y Omarini 2008a). La Formación Puncoviscana s.l., desde elpunto de vista geológico regional, formaparte de una de las cuencas más extensasdel Proterozoico-Eocámbrico de Suda-mérica, con unidades equivalentes en Boquí,Tucavaca, Ararás, Bodoquena, Itapucumí,

107Ritmitas mareales en la Formación Puncoviscana

Figura 2: Factores astronómicos significativospara generar períodos mareales cortos (un meso menos), y su influencia en la ciclicidad regis-trada por la variación de espesor de láminas.Adaptado de Kvale et al. (1995) y Archer (1996).

Murciélago (Brockmann et al. 1972) y Co-rumbá (Almeida et al. 1976), entre otras.Estas cuencas, generadas durante la disper-sión del supercontinente Rodinia, se des-arrollaron en márgenes continentales ac-tivos y/o pasivos, presentan un impor-tante registro de trazas fósiles y volcanismosinsedimentario asociado (Omarini et al.1999, Hauser et al. 2008). En discordancia angular sobre la Forma-ción Puncoviscana se deposita la secuenciasilicoclástica Cámbrico Medio-Superior delGrupo Mesón (Turner 1960), que compren-de una secuencia transgresiva-regresiva. Losdepósitos registran una plataforma some-ra de mar epicontinental dominada por co-rrientes gradando hacia ambientes de lla-nura mareal (Formaciones Lizoite y Campa-nario) y finalmente litorales (FormaciónChalhualmayoc) durante un episodio de de-scenso global del nivel del mar (Sánchez1994). En discordancia sobre la cuenca cám-brica se depositan los sedimentos ordovíci-cos marinos del Grupo Santa Victoria (Turner1960), que comprende conglomerados ba-sales, areniscas, lutitas y grauvacas de am-bientes de plataforma somera próxima a lacosta (Tremadociano) evolucionando haciaplataforma abierta (Arenigiano-Llanvirniano).Presenta gran cantidad de fósiles de trilo-bites y graptolites. En la zona de Cachi, sereconocen secuencias ordovícicas asocia-das con intrusivos calco-alcalinos que regis-tran edades U-Pb (circon) de 491-510 Ma(Hauser et al. 2008). Se interpretan comouna cuenca de retroarco remanente des-arrollada a partir del Cámbrico Tardío - Or-dovícico Temprano.Por encima y en discordancia sobre las se-cuencias proterozoicas y paleozoicas se des-arrolla la cuenca del Grupo Salta. Este secompone de los Subgrupos Pirgua (arenis-cas rojas continentales, etapa de syn-rift),Balbuena (areniscas calcáreas y calizas oolí-ticas y estromatolíticas, etapa de post-rift) ySanta Bárbara (sistemas lacustres y efíme-ros de colmatación de cuenca). El SubgrupoBalbuena se halla integrado por las For-maciones Lecho y Yacoraite que represen-tan sistemas fluviales y eólicos y un ambien-te marino somero de sabhka, respectiva-mente (Galli y Hernández 1999).

En discordancia sobre las unidades ante-riores se depositan los sedimentos del Ter-ciario Medio-Superior del Grupo Orán,que representan una cuenca de antepaísrepresentada por ambientes lacustres y ma-rinos abiertos (Hernández et al. 2005). Lossedimentos poco consolidados del Cua-ternario cubren las zonas bajas de los nú-cleos sinclinales y corresponden a depósi-tos de bolsón, conos aluviales y gravas deterrazas. La estructura de la Cordillera Oriental re-vela plegamientos complejos, con ejes sub-meridianos, que involucran la columna es-tratigráfica, proterozoicas a terciarias (Fig.1b). Los pliegues son en general asimétri-cos, con anticlinales bien definidos y sin-clinales con flancos extendidos. La defor-mación se complementa con fracturaciónfrágil de naturaleza inversa y directa, queafecta la zona durante el Terciario y Cua-ternario, durante el Ciclo Andino.La importancia del estudio de las secuen-cias rítmicas mareales dentro de la Forma-ción Puncoviscana s.l. radica en sus impli-cancias geológicas en la configuración dela cuenca, paleo-geográficas y paleo-astro-nómicas. Las secuencias rítmicas marea-les se analizarán en la zona de Rancagua,donde yacen bien expuestas y con abun-dante registro en trazas fósiles.

METODOLOGÍA

El estudio de las secuencias mareales rítmi-cas en la localidad de Rancagua reviste dosaspectos fundamentales: i) Estudio sedimen-tológico y estratigráfico de las secuenciassedimentarias, que permita caracterizar elambiente de depósitación y las condicio-nes paleo-climáticas, ii) Estudio estadísti-co-matemático de la variación de los es-pesores de lámina, que ayude a determinarlas condiciones paleo-astronómicas que in-fluyeron en el régimen de mareas para eltiempo del depósito.Los ambientes sedimentarios han sido de-terminados a partir de perfiles estratigrá-ficos detallados (Fig. 3), de los cuales se haseleccionado un sector para analizar los pa-trones de ciclicidad. Los espesores fueronmedidos con calibre digital y representa-

dos en un papel milimetrado junto con lalitología correspondiente.A partir de los datos obtenidos y aplicandouna sistemática similar a la propuesta porEhlers y Chan (1999), De (2001), Saadi et al.(2003), Deloffre et al. (2007), se procedió a lainterpretación paleo-ambiental de las con-diciones de sedimentación y la preservaciónde las secuencias. Desde el punto de vistacuantitativo, en un sistema mareal semidiur-no (dos eventos de inundación diarios) has-ta cuatro láminas pueden ser depositadas en24 horas y un promedio de 28 eventos en unciclo de sicigia-cuadratura-sicigia (Mazum-der y Arima 2005).Los patrones de ciclicidad se evidencian porla acumulación sucesiva de paquetes are-nosos más espesos y niveles pelíticos másdelgados, y/o por la variación sistemática deláminas finas-gruesas (Fig. 6). Estos datos,representados en un gráfico número delámina vs espesor, muestran una ciclicidadmarcada, con diversas escalas de repetición:i) cada dos láminas, ii) cada 10-15 láminas,y/o iii) cada 23-24 láminas. Con el propósi-to de analizar cómo estas variaciones refle-jan las condiciones mareales imperantesdurante el depósito, se modelan estos datosmediante análisis armónicos con transfor-madas rápidas de Fourier - FFT (Archer1996, Archer y Johnson 1997, Kvale et al.1995, 1999, Mazumder y Arima 2005). Elanálisis de Fourier resuelve la secuencia tem-poral en componentes armónicos, cuyascontribuciones individuales se identificanpor su amplitud o potencia = (amplitud)2

(Yang y Nio 1985). Estos datos pueden re-gistrarse en un diagrama de PE vs F (Po-tencia espectral vs Frecuencia del compo-nente armónico).Aplicando el programa Matlab 7.2 (versiónlibre en internet), se obtuvo un diagramaoscilatorio que identifica las series numé-ricas analizadas con las FFT, y diagramasPeríodo (= 1/frecuencia) vs Potencia espec-tral (Fig. 4), en los cuales se identifican diver-sos picos de mayor poder espectral. Estosidentifican los componentes dominantesdel ciclo mareal, que en las ritmitas marea-les corresponden al número de días que du-ran los distintos períodos seculares: i) sinó-dico, ii) tropical, iii) anomalístico. Estos ci-


clos lunares son actualmente de 29,60, 27,32y 27,55 días, respectivamente.Empero, cambios en la posición orbital dela Luna y la rotación de la Tierra han ocu-rrido a lo largo del tiempo geológico, in-cluyendo variaciones en el valor de la gra-vedad terrestre (Archer 1996, Sonett et al.1996, Kvale et al. 1999, Williams 2000, Ma-zumder y Arima 2005). Particularmente,estos autores han reconocido un alejamien-to de la Luna respecto de la Tierra, por locual los ciclos mencionados son más exten-sos actualmente que en el pasado. No siem-pre es posible reconocer cada uno de estospicos espectrales como componentes defrecuencia. Sin embargo, el estudio detalla-do de las variaciones reconocidas a cadapaso del análisis es necesario para evitaruna interpretación errónea de los datos.

TIDALITAS CLÁSTICAS

FaciesLa naturaleza mareal de las secuencias rítmi-cas clásticas de la Formación Puncoviscanaha sido reconocida en el perfil de la localitipo. La columna estratigráfica comprendeuna secuencia grano y estrato decrecienteen general, en la cual tres secciones hansido identificadas: i) inferior, ii) media, iii)superior, con las siguientes facies (Figs. 3y 4):

Sección inferiorFacies 1: areniscas medias a gruesas de co-lor verdoso pálido, con estratificación ta-bular plana gruesa de 7 a 14 cm, estratifica-das en bancos tabulares de 40 cm de super-ficies estratales bien definidas planas enla base y onduladas al techo, e intercala-ciones de areniscas finas verdosas estratifi-cadas en bancos de 15 a 45 cm, con lamina-ción plana u oblicua tabular plana de pe-queña escala y ocasionalmente artesas.Facies 2: areniscas finas de color verde clarocon estratificación entrecruzada tangencialsimple y doble, y oblicua tabular plana depequeña escala, intercaladas con areniscasmedianas de color verde claro, con baseplana erosiva y techo onduloso (Fig. 4b-g).Ondulitas de interferencia se reconocen enalgunas superficies.

Facies 3: areniscas finas a medianas de colorrojizo a morado, con estratificación tan-

gencial simple, entrecruzada tabular pla-na y estructuras en artesa y con ondulitas


Figura 3: Perfiles estratigráficos relevados en Rancagua (Salta). a) Sección inferior; b) Sección media;c) Sección superior. El espesor total de la secuencia alcanza los 90 m.


Figura 4: Fotografías delas principales estructu-ras características de lasdistintas facies. a)Ondulitas de interferen-cia (Facies 3); b)Estructuras tangencialessimples (Facies 2); c)Calcos de ondulitas line-ales asimétricas (Facies5); d) Estructura enhombrera o hummocky(Facies 4); e) Ondulitasasimétricas en dos nive-les sucesivos, con orien-taciones diferentes queevidencian la multidirec-cionalidad de las co-rrientes (Facies 3); f)Capa de areniscas me-dias con base erosiva ytecho onduloso, cubiertapor limolitas laminadas(Facies 4); g) Estructuratangencial doble (Facies2); h) Marcas de salta-ción (Facies 4).

de interferencia en el techo de bancos suce-sivos, u ondulitas de crestas rectas con di-recciones a 40º en bancos sucesivos (bidi-reccionalidad de la corriente) (Fig. 4a-e).También se encuentran calcos de surco ypunzamiento debido a escurrimiento.

Sección mediaFacies 4: intercalación de areniscas medianascon estratificación entrecruzada, areniscasfinas con laminación paralela u ondulante,y limolitas laminadas o con estratificaciónentrecruzada, en bancos de espesor constan-te entre 10 y 15 cm (Fig. 4d-f-h). El conjun-to presenta tonalidades verdosas claras agris y castaño. Estratificación entrecruzadamonticular de pequeña escala (microhummoky),moldes de estructuras de escurrimiento yrelleno (gutter casts) y marcas de saltación evi-dencian episodios de tormentas. Facies 5: intercalación de areniscas medianaspardo-rojizas con estructuras en artesa y on-dulitas simétricas y asimétricas en el techo,estratificadas en bancos de 15 cm, con li-molitas verdosas laminadas y con estratifi-cación entrecruzada tabular plana que copianla estructura de la ondulita basal (Fig. 4c).

Sección superiorFacies 6: limolitas de color verdoso a mora-do, estratificadas en bancos rítmicos de es-cala decimétrica, con laminación internamilimétrica, intercaladas con areniscas finasa medianas color castaño, masiva o con es-tructura en artesa, en niveles de 3 cm conbase plana erosiva y techo con ondulitassimétricas (Fig 5b). El contacto es neto otransicional, conformando la laminacióninterna secuencias gradadas donde las are-niscas son claramente subordinadas.

ASOCIACIONES LITOFACIALES

Asociación de cara de playa (shoreface)Estas litofacies abarcan la sección inferior.La relación arenisca gruesa a mediana-are-nisca fina es de 3:1.Se caracteriza por presentar facies de ondu-litas simétricas pasando a asimétricas, lo queindica un cambio sistemático de flujos in-termedios orbitales a unidireccionales, res-

pectivamente. Asimismo la combinación decapa plana, artesas (Fig. 5d) y ondulitasindica también flujos intermedios unidi-reccionales orbitales que permiten la mi-gración de óndulas 2D y 3D. Las ondulitasde interferencia y ondulitas de crestas rec-tas con direcciones a 40º en bancos suce-sivos indican flujos de corrientes multidi-reccionales (flujos combinados). La cara deplaya se caracteriza por la interacción decorrientes paralelas a la costa con corrien-tes normales a la línea de costa produ-ciendo dunas subácueas orientadas en di-versos sentidos. Los sets de capas planas de alto régimende flujo asociadas con sets de entrecruza-miento, y los calcos de surco y punza-miento debidos al flujo en bajamar indi-can sistemas de cara de playa proximal(shoreface) a cara de playa frontal (foreshore).

Asociación de plataforma proximal(nearshore)Estas litofacies incluyen la sección media.La relación arenisca-limolita es 3:1. Se ca-racteriza por intercalación de areniscasmedianas en bancos de 10 a 15 cm con es-tratificación entrecruzada, y areniscas fi-nas y limolitas de igual color, con lamina-ción paralela u ondulante (Fig. 5c), con on-dulitas simétricas, estructuras entrecruza-das monticulares de pequeña escala (micro-hummocky), moldes de estructuras de escu-rrimiento y relleno (gutter casts) y marcasde saltación y de corrientes (Fig. 5e). Estaasociación litofacial indica un registro deperíodos de baja energía con depósitos pordecantación y períodos de alta energía do-minados por corrientes mareales y episo-dios de tormenta, en ambiente de plata-forma proximal (proximal offshore).Presenta los icnogéneros Helminthoraphe yTreptichnus.

Asociación de plataforma distal (offshore)Estas litofacies comprenden la sección su-perior. La relación arenisca-limolita es 1:10.La asociación facial de areniscas basalescon superficies ondulosas, gradando haciafacies heterolíticas con lentes arenosos e in-cremento de la proporción de arcillas, es

propia de una plataforma dominada pormareas. Las sucesiones gradadas rítmicas(Fig. 5b) de bancos areno-limolíticos gra-nodecrecientes con trazas fósiles y escasosniveles de tormentas con estructuras en-trecruzadas, monticulares (hummocky) y enartesa implican un ambiente de planicie demarea en posición submareal y transicionalhacia plataforma distal (nearshore a offshore). Presenta los icnogéneros Nereites, Helmin-toidichnites, Treptichnus y Cochlichnus.Este ambiente, protegido de la acción de lasolas ha permitido la preservación de la se-cuencia rítmica mareal. Los sedimentos fi-nos (limosos o arenosos finos) entran enmovimiento por las corrientes de reflujo(ebb tides) y son transportados mayormenteen suspensión a través de los canales mare-ales de reflujo hacia aguas más profundasen la plataforma distal (offshore). Allí, los se-dimentos en suspensión se depositan enseries gradadas granodecrecientes finamen-te laminadas. Las láminas fangosas (limos)pueden depositarse sobre las arenosas du-rante el repunte entre mareas (slack water). Estas ritmitas gradadas de origen marealson similares a las de Reynella Siltstone, delNeoproterozoico Superior del sur de Aus-tralia (Williams 2000).El análisis de las asociaciones de litofaciesimplica una secuencia de profundizacióndesde ambientes intermareales de cara deplaya dominada por olas y mareas, queevoluciona a ambientes submareales deplataforma proximal con predominio deprocesos mareales y episodios de tormen-tas y finalmente hacia ambientes subma-reales debajo del nivel de tormentas en unaplataforma distal dominada por mareas.Estas asociaciones responden a un ambien-te de plataforma somera (< 200 de profun-didad) pericontinental con un perfil decosta-plataforma distal (shorline-shelf) que re-gistra un período de agradación con buenaporte de sedimentos (Johnson y Baldwin1996).Desde el punto de vista cronológico, losicnogéneros presentes en esta sucesiónrepresentan una edad neoproterozoicatardía - cámbrica temprana (Aceñolaza et al.1999, Aceñolaza y Aceñolaza 2005, y lite-ratura incluida).


ANÁLISIS DE CICLICIDAD -PERÍODOS ASTRONÓMICOS

El movimiento de sedimentos por las ma-reas puede cesar debajo de un rango ma-

real límite o de una determinada velocidadde corriente (Allen 1982, Fitzgerald y Num-medal 1983). Como consecuencia de ello,el sistema sedimentario mareal puede ac-tuar como filtro y el registro rítmico pue-

de incluir períodos mareales modulados,es decir no completos (Williams 2000). Eneste sentido puede filtrar los efectos delcomponente semidiurno subordinado, pro-duciendo patrones diurnos aparentes, o pre-

112

Figura 5: a)Asociación litofacialde la secuencia so-mera de la FormaciónPuncoviscana enRancagua: Cara deplaya, caracterizadapor multidirecciona-lidad de las corrien-tes, migración de on-dulita asimétricas ytridimensionales(Sección inferior);Plataforma proximal,caracterizada porepisodios de tormen-ta en ambiente inter-mareal (Sección me-dia); Plataforma dis-tal, caracterizada porlaminación milimétri-ca de limolitas depo-sitadas en ambientessubmareales (Secciónsuperior); b) Bancosde 3 a 8 cm de limo-litas laminadas (pla-taforma distal); c)Bancos areniscososmedianos de 5 cmcon interfase limosa(plataforma proxi-mal); d) Banco dearenisca con estrati-ficación en artesaproducto de migra-ción de óndulas tri-dimensionales (carade playa); e) Marcasde surco, punzamien-to y roce (plataformaproximal).

V. L . LÓPEZ DE AZAREVICH, R . H . OMARINI , R . J. SUREDA Y M. B. AZAREVICH

sentar una falta de registro debido a pau-sas de sedimentación durante los ciclos decuadratura lunar, cuando las mareas y co-rrientes son mínimas.El origen mareal de las ritmitas gradadasen la secuencia de Rancagua ha sido reco-nocido a partir del análisis litofacial pre-sentado en el apartado anterior. La secuen-cia rítmica ha sido evaluada a través de lamedición de 480 láminas con espesorescomprendidos entre 0,4 y 36,5 mm. Lavariación de los espesores de lámina pre-senta un patrón oscilatorio que evidenciacurvas gaussianas con diferente grado de

simetría (Fig. 6). A partir de estos diagramases posible identificar variaciones tempora-les debido a condiciones paleo-astronómi-cas que rigieron las mareas al momento deldepósito.La alternancia sistemática de láminas conespesores relativos delgados y gruesos deesta serie es común en los depósitos mare-ales modernos, y representan la desigual-dad diurna de las mareas. En las ritmitasmareales de Rancagua éstas pueden repre-sentar los incrementos semidiurnos del díalunar (D en Fig. 6b). A su vez, el paso de laLuna por el cenit del punto terrestre so-

bre la costa activa al momento del depósi-to (donde se registran las tidalitas) imponeque la diferencia diaria sea igual a cero (Ien la Fig. 6b), dejando un registro sucesi-vo de igual espesor de depósito en flujo yreflujo. Esta posición astronómica de laLuna define el mes tropical (máxima de-clinación norte y sur).El adelgazamiento de espesores en deter-minadas secciones de la secuencia respon-de a ciclos de cuadratura cuando las ma-reas muestran menor intensidad, segui-dos por ciclos de mayor espesor, tal comose identifican en las figuras 6a y 7a. En este


Figura 6: Gráfica de la variación de Espesor vs N° de lámina para las ritmitas mareales de Rancagua, con identificación de patrones oscilatorios produc-to de a) período sinódico (relacionado a la fase lunar) y b) período tropical (relacionado a la declinación lunar); c) Gráfica del Poder Espectral vs Período(eventos/ciclo), con dos picos en 2,03 y 119, 87 relacionados con el sistema mareal semidiurno y el ciclo semianual.


Figura 7: a), b) Gráfica de la variación de Espesor vs N° de lámina para las ritmitas mareales de Rancagua en los cuales se ha realizado un filtro delos componentes subordinados. Se identifican patrones oscilatorios producto del período sinódico y la desigualdad quincenal, que no había sido reco-cida en los datos crudos; c) Gráfica del Poder Espectral vs Período (días/ciclo), con tres picos en 2,004, 26,64 y 50,33 relacionados con el sistemamareal semidiurno, el período tropical y un ciclo estacional. d) Variación de la distancia Tierra-Luna a lo largo del tiempo geológico, calculada comoel Eje Semimayor Orbital en cm. W: Formación Weeli Wolli (2450 Ma), BC: Formación Big Cottonwood (900 Ma, valor calculado por Sonett y Chan1998), E: Formación Elatina (620 Ma), P: Formación Puncoviscana en Rancagua (540-520 Ma), B: Formación Brazil (Carbonífero), A: valor actual.

caso la sedimentación está regida por laalineación de Tierra-Luna-Sol en el messinódico. El análisis armónico de los datos crudosmediante transformadas rápidas de Fourierpermite obtener un diagrama de Poderespectral vs Período (eventos/ciclo) con dospicos claramente dominantes (Fig. 6c): i)2,03 eventos/ciclo, ii) 119,87 eventos/ciclo.El primero representa los dos eventos deinundación y depósito por día lunar reco-nocido en la secuencia deposicional. Elsegundo pico representa la conjunción delos períodos sinódico, tropical y anomalís-tico, que ocurre dos veces al año (períodosemianual), momento en que las fuerzas ma-reales alcanzan un máximo debido a los re-fuerzos de cada período (Kvale et al. 1995). Sin embargo, la destrucción o amplifica-ción de ciertos componentes mareales encada cuenca dominada por mareas deter-mina la posibilidad de detectar o no perí-odos astronómicos específicos en el aná-lisis espectral de las ritmitas (Kvale et al.1999). Por lo tanto, es conveniente realizaruna serie de tratamientos estadísticos des-tinados a reconocer otros períodos astro-nómicos a partir de los datos crudos.A partir de una sucesión completa de ciclosde sicigia-cuadratura se puede extraer elperíodo del ciclo o mes tropical en días,para lo cual se aplica un filtro a los datosmedidos de espesores de lámina. Este filtroconsiste en eliminar los espesores de lámi-na más finos de los sucesivos registros se-midiurnos, asumiendo entonces que cadadepósito mareal (lámina) representa el de-pósito de un día (Kvale et al. 1999). El aná-lisis armónico es desarrollado a partir de losdatos filtrados, obteniéndose el ciclo ma-real dominante expresado en días (no eneventos). Esta metodología es aplicada aúnen secuencias modernas relativamente cor-tas de 4 meses, con buenos resultados enla duración de los períodos sinódico y/otropical, y por ende en el cálculo de la dis-tancia Tierra-Luna.El filtro aplicado a las ritmitas mareales deRancagua permite identificar, además delperíodo tropical, los ciclos de sicigia-cua-dratura con una desigualdad quincenal mar-cada (Fig. 7b). El análisis armónico de es-

tos datos mediante transformadas rápidasde Fourier registra 3 picos destacados (Fig.7): i) 2,004 días, ii) 26,64 días, iii) 50,33 días. El período caracterizado por 2,004 días esun remanente del ciclo semidiurno de lamarea, ya que el análisis armónico de losdatos sin filtrar registra un pico de simila-res características y poder espectral en 2,03eventos/ciclo, lo cual es equivalente a doseventos de inundación y depósito por díalunar. El período caracterizado por 26,64 díaspodría corresponder tanto al período sinó-dico (relacionado a la fase lunar) como tro-pical (relacionado a la declinación lunar).Este último es el responsable de la desigual-dad de las mareas en los sistemas semidiur-nos. Este patrón se registra también a par-tir de la figura 6, y tiene una mejor impron-ta en los depósitos y datos sin filtrar res-pecto al correspondiente al período sinó-dico. Por lo tanto se asignará este pico es-pectral al período tropical. Finalmente, el pico espectral correspon-diente a 50,33 días parece ser representa-tivo de la sobreimposición de algunos de losciclos mareales sinódico, tropical o anoma-lístico, de carácter estacional a lo largodel año.

DISTANCIA TIERRA - LUNA

Los ciclos sinódico y tropical han sufrido alo largo del tiempo geológico una reducciónanual (menos ciclos anuales de mayor du-ración) debido al paulatino alejamiento dela Luna respecto a la Tierra, llegando actual-mente a una duración de 29,53 y 27,3186días, respectivamente. Estos ciclos lunaresson los que permiten determinar la distan-cia Tierra-Luna y la duración del año solar,tanto en registros mareales actuales comoantiguos (Kvale et al. 1999). Su identifica-ción a partir de los registros sedimentariosde la Formación Puncoviscana es relevan-te en función de las implicancias paleo-as-tronómicas a nivel mundial.El cálculo Tierra-Luna requiere de la dura-ción del mes sideral, el cual se mide a par-tir de un punto fijo en el cielo. Como estamedición es solamente posible en los tiem-pos presentes, para las secuencias antiguas

se considera éste como equivalente al mestropical, (Psid = Ptrop). Esta conversiónse basa en que si bien el año tropical es máscorto que el sideral, la fracción de tiempoes lo suficientemente pequeña como paraconsiderarse insignificante respecto al gra-do de precisión esperado para las ritmitasmareales (Kvale et al. 1999).La distancia Tierra-Luna puede ser calcu-lada mediante la fórmula: (Psid/Psid0)2

= (a/a0)3, donde Psid0: número de días

en el mes sideral actual (27,3186 días), a0:distancia Tierra-Luna actual (3,844 x1010

cm), Psid: número de días en el mes sideralen el tiempo pasado, a: distancia Tierra-Lunaen el tiempo pasado. De acuerdo con losresultados obtenidos a partir del análisisarmónico, Ptrop=Psid=26,64 días, por locual la distancia T-L para el límite Neo-proterozoico-Cámbrico Temprano, expre-sada como eje semimayor, es de 3,78 x1010

cm.

DISCUSIÓN

Las ritmitas mareales de la Formación Pun-coviscana en la localidad de Rancagua pre-sentan características sedimentológicas si-milares a aquellas reconocidas en el GrupoSemri (1.4-1.0 Ga, India), y las Formacio-nes Big Cottonwood (900 Ma, Utah, USA),Elatina (620 Ma, Australia), Brazil (Carbo-nífero, Indiana, USA), unidades que hansido estudiadas en detalle por De (2001),Ehlers y Chan (1999), Archer y Johnson(1997), Williams (2000) y Kvale et al. (1999),respectivamente. Todas ellas, incluyendola Formación Puncoviscana presentan si-militudes con secuencias mareales moder-nas estudiadas por de Boer et al. (1989),Dalrymple et al. (1991), Kvale et al. (1995),Archer y Jonson (1997), Deloffre et al. (2007).Los ciclos geológicos en que se desarro-llan las ritmitas mareales muestran un nú-mero interesante de similitudes. Un niveldel mar relativamente bajo durante perío-dos de glaciación continental registra unnotable incremento en períodos post-gla-ciales, generándose importantes descar-gas fluviales y grandes áreas estuarinas(Archer 1996). En este sentido, las secuen-cias de las Formaciones Big Cottonwood


(900 Ma) y Elatina (620 Ma) se asociancon secuencias glaciales bien definidas,un rango ausente en la Formación Brazil(305 Ma).Temporalmente, las ritmitas de la Forma-ción Puncoviscana (540-520 Ma) se forma-ron durante el período post-glacial que su-cede a la glaciación Varangeriana (~600 Ma),documentado por un progresivo aumen-to del nivel de mar a escala global y con-secuente inundación del antepaís. Esta si-tuación coincide con la dispersión conti-nental generada en el desmembramientodel supercontinente Rodinia (a partir delos 750 Ma, Torsvick et al. 1996) y la expan-sión local de los nuevos mares intraconti-nentales.El alejamiento de la Luna, registrado por lasseries rítmicas en la localidad de Rancagua,permite reconstruir una evolución gradualdel radio orbital medio lunar desde el Me-soproterozoico hasta el Cámbrico Tempra-no, con una velocidad de alejamiento de 7cm/año (Fig. 7d). La finalización de estaépoca coincidió con la dispersión del super-continente Pangea durante el Pannotiano,con un incremento del 50 % en la frecuen-cia de mareas respecto al tiempo actual yla formación de capas de hielo y ampliasplataformas peneplanizadas, tal como fuereconocido por Kvale et al. (1999).Kvale et al. (1999) proponen que el aleja-miento de la Luna sería mayor cuando loscontinentes convergen y se amalgaman,como aconteció en el Mesoproterozoico(Grenville) y el Paleozoico superior, y re-sultaría mucho menor cuando se disper-san, como habría sucedido en el Neopro-terozoico-Paleozoico inferior y en el Meso-zoico superior-Cenozoico. La tasa de ale-jamiento de la Luna ha sido calculada en~ 1,24 cm/año en el lapso 2450-620 Ma, yde ~2,17 cm/año en promedio desde los620 Ma a la actualidad (Williams 2000). Sinembargo, al considerar la distancia Tierra-Luna para el Neoproterozoico - Cámbricotemprano (Formación Puncoviscana, Fig.7d), la tasa de alejamiento del satélite debeser analizada desde un nuevo enfoque.La Luna se ha ido alejando a una razón de0,20 cm/año durante el Paleoproterozoico,7,0 cm/año durante el Mesoproterozoico

hasta el Cámbrico Temprano (620-520Ma), 2,74 cm/año durante la mayor partedel Paleozoico y finalmente 0,26 cm/añodesde el Carbonífero hasta la actualidad(Fig. 7d). Se aprecia una velocidad de ale-jamiento del satélite bastante estable du-rante todo el Mesoproterozoico hasta ellímite Neoproterozoico-Cámbrico. Luegola Luna sufrió una disminución en su ve-locidad de alejamiento, manteniendo unatasa de alejamiento inferior a 3 cm/año.Los datos sugieren un evento astrofísicosingular discreto e irrepetible durante elNeoproterozoico-Cámbrico Temprano, queprovoca la disminución de la velocidad dealejamiento del cuerpo celeste en un 50%.

CONCLUSIONES

La presente investigación permite recono-cer que la Formación Puncoviscana regis-tra, en la localidad de Rancagua, litofaciesde ambientes litorales entre cara de playa(shoreface) y plataforma distal (offshore) some-ra. La asociación de litofacies implica unasecuencia de profundización hacia una pla-taforma somera (< 200 m de profundidad)dominada por mareas. Este ambiente pro-tegido de la acción de las olas ha permiti-do la preservación de la secuencia rítmi-ca mareal, caracterizada por una sucesiónlimosa micro-laminada. La variación en losespesores de lámina es propia de un régi-men de marea semidiurno, con ciclos luna-res sinódico y tropical bien definidos.El análisis armónico de los datos median-te transformadas rápidas de Fourier per-mite identificar períodos cuyo componen-te dentro del ciclo mareal presenta mayo-res poderes espectrales. Estos son semidiur-no (2,03 eventos/ciclo), tropical (26,64días/ciclo), estacional (50,33 días/ciclo) ysemianual (119 eventos/ciclo).La distancia Tierra-Luna, calculada a partirdel valor de la distancia T-L actual, el pe-ríodo sideral actual y en el pasado (= perí-odo tropical Neoproterozoico-CámbricoTemprano = 26,64 días), es de 3,78 x1010

cm. El alejamiento de la Luna a lo largo deltiempo geológico muestra un comporta-miento estable que puede ser analizado encuatro épocas: i) Paleoproterozoico (0,20

cm/año), ii) Mesoproterozoico-CámbricoTemprano (7 cm/año), iii) Paleozoico (2,7cm/año) y iv) Mesozoico-actual (0,3 cm/año) Los datos sugieren un evento astrofísicosingular e irrepetible durante la transiciónPaleo-Mesoproterozoico con incrementoen la velocidad de alejamiento hasta el Cám-brico Temprano, con eventos menores dis-cretos en el Cámbrico Temprano y Paleo-zoico tardío con disminución del 50% dela velocidad de alejamiento. Podríamos de-cir que a partir del Cámbrico Temprano laestabilización progresiva (en dos etapasseparadas 215 Ma) de la velocidad de ale-jamiento de la Luna coincide con el des-arrollo de las especies sobre la Tierra. Sinembargo, las relaciones entre un fenóme-no y otro deben ser analizadas detallada-mente en otros estudios.

AGRADECIMIENTOS

El presente artículo es una contribucióndel proyecto de investigación Nº 1684,Consejo de Investigaciones, UniversidadNacional de Salta y al proyecto: Agenciade Investigación Científica y TecnológicaPICTO Nº 36637. Los autores agradecena la Universidad Nacional de Salta y alCONICET por los apoyos institucionalesbrindados al grupo de trabajo. Se agradeceasimismo al Dr. Allen Archer por compar-tir su amplia experiencia en el tema a tra-vés de comunicaciones personales, y a losárbitros Dr. Gerardo Perillo y Dr. RobertoScasso por los comentarios y sugerenciaspara mejorar la presente contribución.

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Recibido: 18 de septiembre, 2008Aceptado: 9 de diciembre, 2009.

V. L . LÓPEZ DE AZAREVICH, R . H . OMARINI , R . J. SUREDA Y M. B. AZAREVICH

RITMITAS MAREALES EN LA FORMACIÓN PUNCOVISCANA (S.L.) …

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