Condiciones físicas de formación de gabros y migmatitas derivadas de rocas máficas en el entro de la sierra de Valle Fértil, San Juan

Abstract

A lo largo del arroyo San Juan en el sector central de la sierra de Valle Fértil aflora una sección cortical caracterizada por la presencia de rocas plutónicas máficas interestratificadas con migmatitas máficas y migmatitas metasedimentarias. Esta relación de campo permite observar la transición de procesos ígneos a metamórficos asociados con la cristalización de magmas máfi- cos y la subsiguiente fusión parcial de rocas gábricas. Este estudio analiza los cambios en la asociación y composición de mi- nerales que ocurrieron durante esa transición petrológica. Las estimaciones termo-barométricas realizadas usando el par anfí- bol-plagioclasa en las rocas ígneas máficas indican que los magmas cristalizaron a aproximadamente 1100 ºC y en un rango de presiones de 5 ± 0,5 kbar. En tanto que las condiciones físicas de formación estimadas mediante el intercambio de Fe-Mg en- tre dos piroxenos y el termómetro anfíbol-plagioclasa en mesosomas de migmatitas máficas demuestra que las rocas gábricas experimentaron un procesos de fusión parcial entre 770-840ºC y 5,5 kbar y que los leucosomas leucotonalíticos generados a partir del mismo proceso cristalizaron entre 780-820ºC y entre 5 y 6,5 kbar. Los cambios en la composición de minerales que acompañaron a la fusión parcial de rocas gábricas son: 1) disminución en la concentración de aluminio y Mg# de los piroxe- nos, 2) decrecimiento del contenido de anortita en plagioclasa, y 3) disminución del Mg# en el anfíbol. El ejemplo natural es- tudiado presenta cambios mineralógicos que son consistentes con los resultados de petrología experimental, los cuales de- muestran que protolitos ígneos máficos comienzan a fundir parcialmente a 850ºC cuando la fusión es impulsada por deshi- dratación de anfíbol, o que la fusión comenzaría alrededor de los 800ºC cuando se incorpora un fluido acuoso al sistema. Integrando relaciones de campo, cambios texturales, composición de minerales, termo-batometría con resultados experimen- tales se demuestra que la transición desde rocas ígneas máficas a migmatitas máficas ocurrió por enfriamiento isobárico, y que el emplazamiento continuo de magmas debió ser la fuente de calor que mantuvo la secuencia en facies de granulitas sin dejar que el enfriamiento fuera rápido. Se interpreta la geología del centro de la sierra de Valle Fértil como un ejemplo del núcleo plutónico-metamórfico del arco magmático Famatiniano donde el gradiente metamórfico anormalmente alto refleja que un volumen importante de magmas máficos alcanzaban, y dominaban, en paleo-profundidades de entre 16 y 20 kilómetros.

A sequence of plutonic mafic rocks inter-stratified with both mafic- and metasedimentary-derived migmatites is found along the San Juan valley in the center of the Sierra de Valle Fértil. This natural example shows the transition from igneous to metamorphic petrologic processes which occurred during the crystallization of mafic magmas and the subsequent partial melting of crystallized gabbroic rocks. This work studies the mineralogical changes associate to this petrologic transition. Thermobarometric estimates based on amphibole-plagioclase indicate that the mafic magmas crystallized at around 1100ºC and 5 ± 0.5 kbar. The conditions under which gabbroic rocks were partially melted are estimated using two pyroxenes thermometry and amphibole-plagioclase thermobarometry. Similar physical conditions in the range between 740 and 840ºC and 5 to 6.5 kbar are recovery from mineral assemblages in the mesosomes and leucosomes of mafic migmatites. The main mineral compositional changes that accompanied the partial process of the gabbroic rocks are: 1) depletion of aluminium content and Mg# ratio in pyroxenes; 2) depletion of anorthite mole fraction of the plagioclases; and 3) depletion of the Mg# ratio in amphiboles. These mineral compositional variations are consistent with those found by experimentally melting mafic protoliths. Experimental results showed that the temperature for promoting amphibole-dehydration melting in mafic protoliths is of around 850ºC, whereas the addition of an aqueous fluid would lower the melting temperature to around 800ºC. Combining field relationships, textural features, mineral compositional variations and thermo-barometric estimates with experimental results, we demonstrated that the transition from igneous mafic rocks to mafic migmatites was due to isobaric cooling. Moreover, repetitive intrusion of mafic magmas sustained the sequence at granulite-facies conditions, so avoiding rapid cooling. The natural case from the centre of the Sierra de Valle Fértil is interpreted to expose an example of the plutonic-metamorphic core of the Famatinian magmatic arc, where the abnormally high metamorphic gradient provide evidence that large volume of mafic magmas reached and emplaced at paleodepths of between 16 and 20 kilometres.