Los complejos metamórficos del retro-arco Famatiniano (noroeste de Argentina): caracterización geoquímica e isotópica de sus protolitos, e implicancias geotectónicas

Abstract

Análisis geoquímicos e isotópicos de dos unidades metasedimentarias ordovícicas del retro-arco de la faja orogénica Famatiniana (noroeste argentino), el complejo metamórfico-ígneo El Portezuelo (CMIEP) y el complejo metamórfico La Cébila (CMLC), combinados con estudios geocronológicos previos, muestran que sus protolitos se desarrollaron diacrónicamente en cuencas sedimentarias diferentes. Estudios litológicos y análisis geoquímicos de roca total de elementos mayores y traza permiten determinar que los protolitos de ambos complejos pertenecieron a secuencias de rocas sedimentarias clásticas conformadas principalmente por grauvacas y pelitas. Las metapelitas se caracterizan por tener contenidos mayores en Al2O3, Fe2O3(T), MgO, K2O, TiO2, Rb, Nb, V y Cr, y menores en SiO2, que las metapsamitas. La correlación negativa mostrada en estos elementos con respecto al SiO2 denota la mayor proporción de material arcilloso en las rocas de origen pelítico. Para ambos complejos, las relaciones de Al2O3/TiO2, La/Sc, Th/Sc, La/Co y Th/Cr, los patrones de REE, los valores de Cr, Ni y V, y los diagramas geoquímicos La/Th-Hf, K-Rb y F1-F2 sugieren que los metasedimentos fueron derivados de fuentes félsicas a intermedias. Diversos diagramas geoquímicos de discriminación de ambientes tectónicos indican que los protolitos del CMLC y del CMIEP se relacionarían con ambientes de arco magmático. La mayor variación litológica y geoquímica observada en el CMLC permite inferir un régimen deposicional más inestable que el que habría controlado la sedimentación de los protolitos del CMIEP. Las edades de residencia cortical obtenidas a partir de análisis isotópicos Sm-Nd indican que los protolitos del CMLC (~1,3-1,6 Ga) eran más modernos que los protolitos del CMIEP (~1,8-1,9 Ga). Las variaciones geoquímicas establecidas, los datos isotópicos obtenidos, y los estudios geocronológicos previos, permiten relacionar los protolitos de cada complejo metamórfico a diferentes eventos deposicionales. En este sentido, las posibles rocas precursoras del CMIEP serían las rocas metamórficas pampeanas de bajo grado de la Formación Puncoviscana, mientras que los protolitos del CMLC correspondieron a depósitos sedimentarios de edad Ordovícico Temprano-Medio. El rejuvenecimiento hacia el oeste de los protolitos de los complejos metamórficos del retro-arco Famatiniano como el CMLC es consistente con el desarrollo de cuencas menos estables asociadas a la estructuración del nuevo frente orogénico instalado al oeste sobre el margen de Gondwana.

Geochemical and isotopic studies of two Ordovician metasedimentary units of the back-arc of the Famatinian orogenic belt (NW Argentina), the El Portezuelo metamorphic-igneous complex (EPMIC) and the La Cébila metamorphic complex (LCMC), in combination with published geochronology, show that their protoliths were diachronically developed in different sedimentary basins. Lithologic studies and whole-rock major and trace element geochemical analysis determine that the protoliths of both complexes belonged to sequences of clastic sedimentary rocks made up mainly of greywackes (metapsammites) and shales (metapelites). The metapelites have higher concentrations of Al2O3, Fe2O3(T), MgO, K2O, TiO2, Rb, Nb, V and Cr, and lower concentrations of SiO2 than the metapsammites. The negative correlation of SiO2 with these elements reveals higher contents of clay minerals in the metapelites. For both complexes, Al2O3/TiO2, La/Sc, Th/Sc, La/Co and Th/Cr ratios, REE patterns, Cr, Ni and V values, and La/Th-Hf, K-Rb and F1-F2 geochemical diagrams indicate that the metasediments derived from felsic to intermediate source rocks. Several tectonic setting discrimination diagrams suggest that the protoliths of the EPMIC and the LCMC were related to a magmatic arc tectonic setting. The greater lithological and geochemical variations observed in the LCMC indicate a more unstable depositional regime than for the EPMIC. Crustal residence ages obtained from Sm-Nd isotopic analysis indicate that the protoliths of the LCMC (~1.3–1.6 Ga) were younger than the protoliths of the EPMIC (~1.8–1.9 Ga). The geochemical variations and the isotopic data, together with previously published geochronology, allow relating the protoliths of each metamorphic complex to different depositional events. In this context, the possible precursor rocks of the EPMIC would be the Pampean low-grade metamorphic rocks of the Puncoviscana Formation, while the protoliths of the LCMC were Lower-Middle Ordovician sedimentary rocks. The westwards rejuvenation of the protoliths of the Famatinian back-arc metamorphic complexes such as the LCMC is consistent with the development of less stable basins associated with the emplacement to the west of the new orogenic front on the Gondwana margin.