Geochemistry and provenance of the Ordovician metasediments from La Cébila metamorphic complex, La Rioja province, Argentina

Abstract

Dentro del basamento pre-Andino del centro oeste de Argentina, la faja orogénica Famatiniana del Paleozoico temprano (Cámbrico Tardío a Ordovícico Medio) representa parte de la evolución del paleomargen suroccidental de Gondwana. Esta faja está compuesta por rocas ígneas con signatura de magmatismo de arco, sucesiones sedimentarias marinas y volcaniclásticas y unidades metamórficas de baja y media presión. Una de estas unidades corresponde al complejo metamórfico La Cébila (CMLC) del Ordovícico Temprano a Medio, el cual se compone de sucesiones metasedimentarias de bajo a alto grado metamórfico constituidas principalmente por variedades litológicas enriquecidas en filosilicatos (filitas, esquistos micáceos y migmatitas) y cuarzo-feldespáticas (metapsamitas, esquistos cuarzo-micáceos y cuarcitas). La señal geoquímica actual de los metasedimentos del CMLC permite equipararlos con al menos tres composiciones primarias referentes a tipos litológicos pelíticos, psamíticos y psamíticos cuarzosos. Esto sugiere que los procesos metamórficos sobreimpuestos a estos sedimentos no modificaron sustancialmente la composición del protolito. Las bajas relaciones de La/Th (2.4?4.5; n=7) y el contenido de Hf (3.5?11.0; n=7), sumado a la ausencia de circones detríticos de edades famatinianas provenientes del arco volcánico (localizado al oeste), sugieren una procedencia desde un área fuente de composición félsica, consistente con el basamento pampeano (Cámbrico Temprano a Cámbrico Medio) localizado al este de las coordenadas actuales. Los metasedimentos de CMLC resultan geoquímicamente equivalentes a los pertenecientes a la Formación Puncoviscana (Neoproterozoico tardío - Cámbrico Temprano), mostrando sólo escasas diferencias en el contenido de algunos elementos inmóviles (e.g., Zr y Ti) y móviles (e.g., K, Sr y Rb). En consecuencia, los elementos mayores y traza no son confiables para diferenciar estas dos sucesiones metasedimentarias.

The Famatinian orogenic belt of Early Palaeozoic age (Late Cambrian to Middle Ordovician) represents part of the Gondwana southwestern paleo–margin evolution within the pre–Andean basement of central–western Argentina. This belt is composed of igneous rocks with arc signature, a sedimentary succession of marine and volcaniclastic origin and low– to medium–pressure metamorphic units. One of such units is the La Cébila metamorphic complex (LCMC, Early to Middle Ordovician), which includes low– to high–grade metasedimentary successions composed mainly of phyllosilicate–rich (phyllite, mica schists and migmatites) and quartz–feldspar–rich (metapsammite, quartz–mica schists and quartzites) rock types.

The current geochemical signal of metasediments from LCMC allows comparing them with at least three primary compositions referring to pelitic, psammites and quartz–psammites lithology types. This suggests that the protolith composition was not substantially altered during the metamorphic event. Low La/Th ratios (2.4–4.5; n = 7) and Hf contents (3.5–11.0; n = 7) , in addition to the absence of detrital zircon ages from the Famatinian volcanic arc (located to the west), suggest a provenance from a source area of felsic composition, consistent with the Pampean basement (Early Cambrian to Middle Cambrian) located to the east (current coordinates).

The metasediments from the LCMC are geochemically equivalent to those of the Puncoviscana Formation (Late Neoproterozoic – Early Cambrian), showing minimal differences only in the content of some immobile (e.g., Zr and Ti) and mobile (e.g., K, Sr and Rb) elements. Consequently, major and trace elements are not reliable to differentiate between these two metasedimentary successions.