Los esquistos neoproterozoicos de Santa Helena, Provincia de La Pampa, Argentina: Edades u-pb shrimp, composición isotópica de hafnio e implicancias geodinámicas

Abstract

Los Esquistos Santa Helena (ESH) comprenden esquistos biotítico-granatíferos predominantes y lentes gneisoides subordinadas sillimanítico-granatíferos, subaflorantes en la Estancia Santa Helena, que alcanzaron el grado metamórfico de facies anfibolita alta a granulita baja. Los circones detríticos de los ESH datados por el método U-Pb SHRIMP son en su mayoría mesoproterozoicos y neoproterozoicos, habiendo también escasos granos paleoproterozoicos. La casi totalidad de los circones mesoproterozoicos y neoproterozoicos son de origen magmático y cristalizaron en una fuente magmática juvenil (eHf positivo), presentando edades modelo TDM de Hf entre 1127 y 1625 Ma, y entre 948 y 1274 Ma, respectivamente. Los circones paleoproterozoicos son de origen magmático y tienen una edad modelo TDM de Hf de 2310 Ma. La edad del circón detrítico más joven de los ESH es 556 Ma, lo cual corresponde a la edad máxima de depositación, indicando que la sedimentación se habría iniciado hacia el Neoproterozoico. La completa ausencia de circones metamórficos de edad pampeana sugiere que durante la época de depositación de los ESH el núcleo metamórfico del orógeno pampeano aún no estaba constituido y expuesto. Esto contrasta con los patrones de proveniencia de los Esquistos Green, donde los circones metamórficos cámbricos son predominantes, indicando que durante su época de sedimentación (ca. 500 Ma a ca. 465 Ma) el orógeno pampeano ya estaba exhumado y sujeto a denudación. Se interpreta que los ESH pertenecerían a una secuencia supracortical depositada entre los 556 y 530 Ma en el margen sudoccidental de Gondwana en una cuenca de antepaís equivalente a la etapa tardía de la cuenca Puncoviscana. Se interpreta también que el principal aporte de los sedimentos habría provenido de la denudación de un arco magmático mesoproterozoico localizado hacia el este de los ESH. Este arco, equivalente al magmatismo precolisional de los orógenos Juruena y Sunsas, se habría acrecionado al borde sudoccidental del cratón del Río de la Plata y formaría parte actualmente del sustrato de su borde paleoproterozoico sudoccidental y del sustrato del terreno para-autóctono Pampia. Este mecanismo acrecional sería similar al observado en otros núcleos cratónicos arqueanos-paleoproterozoicos, tales como los de Amazonas, Kalahari y Congo. Finalmente, la otra fuente importante de aporte de los ESH indica la existencia de una faja de rocas magmáticas neoproterozoicas (actualmente tampoco expuesta) que correspondería a un arco desarrollado sobre el margen oriental de Pampia.

The Santa Helena Schists (ESH) comprise predominant biotite-garnet schists and sillimanitic-garnet subordinate gneissoid lenses, subflorant at Estancia Santa Helena, which reached the metamorphic grade of high amphibolite to low granulite facies. The detrital zircons of the ESH dated by the U-Pb SHRIMP method are mostly Mesoproterozoic and Neoproterozoic, with few Paleoproterozoic grains. Almost all of the Mesoproterozoic and Neoproterozoic zircons are of magmatic origin and crystallized in a juvenile magmatic source (positive eHf), presenting Hf TDM model ages between 1127 and 1625 Ma, and between 948 and 1274 Ma, respectively. The Paleoproterozoic zircons are of magmatic origin and have a TDM model age of Hf of 2310 Ma. The age of the youngest detrital zircon in the ESH is 556 Ma, which corresponds to the maximum age of deposition, indicating that sedimentation would have started. to the Neoproterozoic. The complete absence of Pampas-age metamorphic zircons suggests that during the time of ESH deposition the metamorphic core of the Pampas orogen was not yet constituted and exposed. This contrasts with the provenance patterns of the Green Schists, where Cambrian metamorphic zircons are predominant, indicating that during its sedimentation epoch (ca. 500 Ma to ca. 465 Ma) the Pampas orogen was already exhumed and subject to denudation. The ESHs are interpreted to belong to a supracrustal sequence deposited between 556 and 530 Ma on the southwestern margin of Gondwana in a foreland basin equivalent to the late Puncoviscana basin. It is also interpreted that the main contribution of the sediments would have come from the denudation of a Mesoproterozoic magmatic arc located to the east of the ESH. This arc, equivalent to the precollisional magmatism of the Juruena and Sunsas orogens, would have accreted to the southwestern edge of the Río de la Plata craton and would currently form part of the substrate of its southwestern Paleoproterozoic edge and of the substratum of the Pampia para-autochthonous terrane. This accretionary mechanism would be similar to that observed in other Archean-Paleoproterozoic cratonic cores, such as those in the Amazon, Kalahari, and Congo. Finally, the other important source of contribution of the ESH indicates the existence of a strip of Neoproterozoic magmatic rocks (currently also not exposed) that would correspond to an arc developed on the eastern margin of Pampia.