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la serena octubre 2015

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Xenolitos mantélicos del Cerro Pilquiniyeu Chico, Río Negro, Patagonia Extraandina, Argentina. Flavia M. Salani*, Teresita F. Montenegro y Marcela B. Remesal Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires-CONICET Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Pabellón II, Ciudad Universitaria, 1425 Buenos Aires, Argentina * email: flaviamsalani@gmail.com Resumen. Se analizan las rocas alcalinas paleógenas que conforman el cuerpo subvolcánico del Cerro Pilquiniyeu Chico, en la Patagonia extraandina de Argentina. En particular los xenolitos ultramáficos que caracterizan la roca basanítica han sido objeto de un estudio mineralógico de detalle combinado con análisis de las inclusiones fluídas en olivinas y piroxenos. Las relaciones texturales y mineralogía permiten interpretar que el líquido basanítico se habría formado a una profundidad aproximada de 60 Km y temperatura en torno de los 1000°C. La profundidad mínima de entrampamiento que revelan las inclusiones fluídas es de 11 km. Palabras Claves: Xenolitos, Basaltos alcalinos, Formación

Cerro Cortado, Paleógeno

1 Introducción En las proximidades de la localidad de Pilquiniyeu, en el centro sur de la provincia de Río Negro aflora un conjunto de intrusiones subvolcánicas, el cerro Pilquiniyeu y Pilquiniyeu Chico, pertenecientes a una asociación paleógena denominada Formación Cerro Cortado (Figura 1). Ambos cerros son cuerpos basálticos alcalinos de características similares, aunque el cerro Pilquiniyeu Chico se distingue por la presencia de inclusiones máficas y megacristales de origen profundo.

El estudio de la petrografìa de los xenolitos del cerro Pilquiniyeu Chico ha permitido aportar información acerca de las características de la fuente y plantear su procedencia mantélica. En particular se analizaron las inclusiones presentes en los cristales de olivina y piroxenos mediante microtermometría y se caracterizó la mineralogía y en especial las relaciones texturales de la roca de caja.

2 Metodología Los estudios microtermométricos se llevaron a cabo con una platina de enfriamiento y calentamiento Chaixmeca con intervalo de temperaturas entre –180 y +600°C convenientemente calibrada y adosada a un microscopio de polarización Leitz y platina Linkam modelo THMSG 600 con intervalo de temperatura entre -196 y 600°C adosada a un microscopio Leica DMLP.

3 Petrografía El cerro Pilquiniyeu Chico (Figura 1) es un cuerpo de planta circular de 2 km de diámetro, estratificado y zonal. Presenta una sector externo compuesto por una roca gris oscura, afírica y de composición basanítica, portadora de nódulos ultramáficos de entre 5 y 10 cm y un núcleo de rocas subvolcánicas más evolucionadas, granosas, que corresponden a sienitas foidicas con variaciones composicionales de acuerdo a la presencia de nefelina y/o sodalita.

Figura 1. Asociación alcalina de los cerros Pilquiniyeu, sur de la provincia de Río Negro, adaptado de Remesal et al. (1999). CVBN: Complejo Volcánico Barril Niyeu, CVPM: Complejo Volcánico Pire Mahuida. Roca hospedadora. Las basanitas conforman la facies más somera del intrusivo del cerro Pilquiniyeu Chico y es la

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roca portadora de las inclusiones máficas. La textura general es microporfírica con pasta intersertal definida por cristales de olivina, clinopiroxeno, microlitos de plagioclasa y abundantes áreas de nefelina poikilítica.

La olivina aparece como xenocristales de hasta 3 mm, anhedrales, con bordes redondeados, en individuos fracturados y con extinción ondulosa, características que permiten relacionarlos con los que integran los énclaves. Se asocia a mica flogopítica. Los ejemplares de tamaños menores, forman microfenocristales, en secciones bipiramidales y prismáticas tabulares. Son más límpidos y presentan inclusiones de opacos.

En la pasta predomina el clinopiroxeno (augita titanífera) en cristales euhedrales de tamaños uniformes y colores rosados. Los de mayor desarrollo presentan zonación y maclado. La plagioclasa aparece como microlitos bordeando al clinopiroxeno en una trama intersertal junto con minerales opacos y material de alteración. Escasos cristales son de origen xenolítico, se presentan anhedrales, zonales y con exsoluciones. En sectores de la pasta, en los que disminuye el porcentaje de plagioclasa, se distingue una mesostasis dominante nefelínica, y los minerales máficos definen una textura poikilítica con el feldespatoide. Es común observar mica de color pardo-naranja, flogopítica, en general en parches anhedrales aunque también se observó con buen desarrollo y clivaje marcado. Se encuentra en proximidades de minerales máficos y se asocia a opacos. Como accesorios se presentan minerales opacos primarios de Fe y Ti, en secciones cuadradas y como reemplazo de minerales máficos.

La roca presenta vacuolas con minerales depositados a partir de una fase vapor, analcima, zeolitas fibroradiadas, y zeolitas en mosaico y alteradas. Enclaves. Los xenolitos encontrados en las rocas basaníticas clasifican en general como lherzolitas y en menor proporción como harzburgitas y websteritas. Los de mayores dimensiones alcanzan los 10 centímetros, de color verde intenso, con límites ligeramente redondeados y prácticamente netos. En el borde de los xenolitos se desarrolla una zona de reacción entre el líquido y los minerales dentro de los cuales el ortopiroxeno es el más afectado mostrando exsoluciones y recristalización en forma de corona.

Las texturas son porfiroclásticas donde la mayoría de los cristales de olivina y piroxeno presentan deformación tanto paralela como perpendicular al eje mayor de los cristales (Figura 2). Es muy subordinada la presencia de neoblastos con bordes rectos, carentes de deformación visible ópticamente y desarrollo de puntos triples por recristalización.

La olivina es el mineral más abundante, con evidencias de deformación, extinción ondulosa, generada por deslizamientos pencil glide y formación de subgranos con límites netos. Los piroxenos muestran fenómenos de

Figura 2. Microfotografía de un xenolito del cerro Pilquiniyeu Chico, Ol: olivina, Opx: ortopiroxeno. El ortopiroxeno desarrolla un borde de reacción con textura esponjosa Spj. Luz polarizada, x 2,5.

desmezcla. Se reconocen tanto clino como ortopiroxenos, estos últimos suelen tener deformación perpendicular a los planos de clivaje. Los fenómenos de exsolución en piroxenos involucran tanto ortopiroxeno en clinopiroxeno como clinopiroxeno y espinelo en ortopiroxeno. En varios ejemplares aparecen simplectitas con formas vermiculares de clinopiroxeno diopsídico y espinelo, resultado del reemplazo de granate (Kuno, 1967). En menor proporción aparecen megacristales de clinopiroxeno augítico de aproximadamente 3 centímetros. Son cristales euhedrales castaño rosados con zonalidad óptica y evidencias de corrosión en la parte interna. Están ribeteados por una zona delgada de tono más oscuro de la misma composición de los cristales de clinopiroxeno de la roca hospedadora. Esta zona tiene textura poikilítica englobando cristales de la pasta durante su crecimiento. Los parches y fracturas de corrosión están rellenas por plagioclasa, olivina, clinopiroxeno y minerales opacos, así como mineralización tardía con zeolitas. Se reconocen además zonas internas a modo de núcleos que tienen finas inclusiones no determinables ópticamente que le otorgan un aspecto turbio.

4 Microtermometría de inclusiones fluídas Los cristales de olivina de los enclaves contienen inclusiones vítreas que, en algunos casos están devitrificadas. La morfología de las cavidades es regular y también se encuentran cavidades vermiformes. Las dimensiones de las inclusiones varían entre 10 a 30 micrones. En microfracturas oblicuas a las anteriores, se disponen inclusiones ricas en CO2, con 50 y 100% de CO2 líquido, pero comúnmente con más del 80%. En la mayoría de las inclusiones carbónicas al ser enfriadas se genera la burbuja interna de CO2 vapor que constituye aproximadamente el 25% del volumen total de CO2. Pocas cavidades alojan, además, sólidos metálicos (pentlandita?). Algunas cavidades mayores están rodeadas por inclusiones

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ST 3 METAMORFISMO Y MAGMATISMO EN ZONAS DE SUBDUCCIÓN

Figura 3: Trenes de inclusiones en un cristal de olivina de xenolito, microfotografía con luz paralela, x 6,3.

de reducido tamaño, producto de implosión por descompresión. Las inclusiones se ubican en trenes que, en general, atraviesan los límites de los cristales (Figura 3). En los cristales de piroxeno, las inclusiones son más escasas pero de la misma composición que en la olivina y también se distribuyen en trenes. Las cavidades tienen morfología de cristal negativo. La fusión del CO2 se produce entre -53 a -57°C, y en una cavidad en olivina se observa un cambio de fase previo en -69/-67°C, mientras que en piroxeno se observó un cambio de fase en -90/-88, además de -55/-54°C. Los cambios de fase previos a la fusión del CO2 (-56.6°C) en el punto triple, se pueden interpretar como transiciones de fase metaestables que tienen lugar en el sistema CO2 -CH4 (van den Kerkhorf y Thiery, 2001). La ausencia de formación del clathrato estaría indicando que el volumen de la cavidad que no es ocupado por CO2, es, en realidad vidrio y no solución acuosa. La homogeneización de las dos fases CH4 se registró entre 21 y 31° C en fase líquida. La densidad del CO2 no es elevada, de acuerdo con las anteriores temperaturas y se encuentra entre 0,47 y 0,763 g/cm3. 5 Edad y relaciones estratigráficas El magmatismo de la Formación Cerro Cortado forma parte de un evento eruptivo alcalino mesosilícico a básico principalmente subvolcánico, reconocido en el sector extraandino de Patagonia desde el norte de la provincia de Santa Cruz hasta Río Negro. Este magmatismo se extiende entre el Paleoceno y el Eoceno con un pico de actividad que parece corresponder al Eoceno inferior, perdurando hasta el Eoceno medio, con edades comprendidas entre 52r5 y 40r5 Ma. Las teschenitas de la Formación Cerro Cortado en el norte de Lipetrén son los exponentes más próximos arealmente que fueron datadas en 45r5 Ma (Nullo, 1978; Coira, 1979).

Los afloramientos de los cerros Pilquiniyeu han sido asignados al Paleoceno-Eoceno (Remesal et al., 1999) por

su relación de intrusión con las pelitas senonianas de la Formación Coli Toro y con rocas Eoceno-oligocenas del Grupo Sarmiento.

6 Discusión El cuerpo compuesto del cerro Pilquiniyeu Chico se habría emplazado en dos etapas la primera etapa correspondería al emplazamiento de un líquido basanítico portador de nódulos mantélicos y una segunda etapa a un líquido más evolucionado y rico en volátiles dando lugar al núcleo de sienitas foídicas (Salani et al., 2001). Los componentes volátiles podrían haber sido retenidos bajo condiciones de rápido ascenso y liberados durante la cristalización produciendo en las rocas alteraciones metasomáticas. Por otra parte habría favorecido el transporte de los xenolitos mantélicos.

Teniendo en cuenta la mineralogía y relaciones texturales de los xenolitos, se pueden interpretar algunas de las condiciones de formación y emplazamiento. Los nódulos lherzolíticos analizados presentan crecimiento simplectítico de clinopiroxeno y espinelo, transición de una fase granatífera previa. Considerando que las simplectitas se han formado por una reacción subsolidus, se puede estimar la P mínima en base a la transición granate espinelo. Dependiendo de la geoterma, la fase de transición se produce a 16–18 kbar que corresponde a 55–60 km de profundidad (Falus et al., 2007). La extinción ondulosa de cristales de olivina y piroxeno sugieren sistemas de temperatura en torno de los 1000°C (Nicolas y Poirier, 1976). Los xenolitos procedentes del manto, suelen mostrar fluidos contenidos en inclusiones en sus minerales, que serían remanentes de una fase fluida que ha estado presente en alguna etapa desde el origen del xenolito hasta su erupción. En los énclaves del Pilquiniyeu Chico se ha observado inclusiones vítreas y fluídas contenidas en olivina y piroxenos. Las inclusiones vítreas tienen la composición del líquido original. La disposición de las inclusiones fluídas en trenes que, en general, atraviesan los límites de los cristales indicaría que la formación habría acontecido durante el ascenso. Por otra parte algunas cavidades mayores se encuentran marginadas por inclusiones de menor tamaño producto de implosión por descompresión.

Los resultados del estudio microtermométrico indican que la composición de las inclusiones fluídas es principalmente CO2 con CH4. La densidad del CO2 de las inclusiones fluídas, relativamente baja, entre 0,47 y 0,763 g/cm3, indicaría un fuerte re-equilibrio y modificación de la composición primaria (Konečný et al., 1995). La mayor densidad de CO2 (0,763 g/cm3) representa un límite mínimo de P de captura de la inclusión, pero no necesariamente la P de captura. Considerando esta densidad, la isocora de fluido indica que, para una temperatura de 1000°C la P habría sido de 3.6Kb (según

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ecuación de Holloway, 1981). Si se tiene en cuenta una columna litostática con densidad 3,3g/cm3 (De Vivo et al., 1988) la profundidad a la cual el fluido carbónico habría sido atrapado es de 11km, lo cual constituye una profundidad mínima.

Agradecimientos

El trabajo ha sido realizado en el marco del Proyecto

UBACYT 20020130100650BA. Las observaciones de

campo y relevamiento se realizaron durante el

levantamiento de la Hoja Maquinchao, E: 1. 250.000 del

Servicio Geológico Minero Argentino.

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