Geoquímica de areniscas de la Formación Vinchina (Mioceno), La Rioja, Argentina : Implicancias sobre procedencia, clima y marco tectónico

Abstract

La Formación Vinchina constituye una potente sucesión de más de 5000 metros de espesor de bancos rojos depositados durante el Mioceno en ambientes fluviales, lacustres, eólicos y de interacción eólica-fluvial, desarrollados en una cuenca de antepaís fracturado. En este trabajo se presentan los resultados de los análisis geoquímicos (elementos mayoritarios, minoritarios, tierras raras y trazas) de 12 muestras de areniscas correspondientes a diferentes niveles estratigráficos de la Formación Vinchina a lo largo de la Sierra de Los Colorados, noroeste de La Rioja. Los mismos se complementan con el estudio petrográfico de las mismas muestras. Petrográficamente, las muestras se clasifican como litoarenitas feldespáticas. Los componentes clásticos indican una mezcla de aporte desde áreas de basamento y un arco volcánico, con esporádicas intercalaciones de detritos derivados de una fuente andesítica local que se manifiesta principalmente en la parte media del miembro superior de la unidad (secuencia depositacional 5). Las modas detríticas se agrupan en los campos de orógeno reciclado y arco disectado en el diagrama Q-F-L. Los datos geoquímicos permitieron la utilización de diferentes diagramas discriminantes que indican procedencia desde fuentes ígneas félsicas o la mezcla entre fuentes félsicas y máficas. En particular, las relaciones entre óxidos mayoritarios permiten diferenciar a las muestras de la secuencia depositacional 5, con valores de SiO2/Al2O3<5, Na2O/K2O>2 y Fe2O3/K2O>2,5, que presentan un importante aporte volcánico andesítico intracuencal. Por otra parte, el índice CIA y los diagramas ACNK y Th vs. Th/U sugieren una alteración química moderada, consistentemente con investigaciones previas que indican condiciones climáticas áridas a semiáridas. Por su parte, el diagrama Zr/Sc vs. Th/Sc indica un muy bajo grado de reciclado sedimentario, consistente con una corta distancia de transporte. Finalmente, el patrón de distribución de las tierras raras, la relación LaN/SmN, GdN/YbN y Eu/Eu* son compatibles con una procedencia desde un margen continental activo con mezcla de contribuciones de arco juvenil no diferenciado (YUA), corteza continental superior antigua (OUC) y arco juvenil diferenciado (YDA).The Miocene Vinchina Formation is a thick red-bed succession of more than 5000 m thick deposited in fluvial, lacustrine, eolian, and fluvial-eolian environments developed in a broken-foreland basin. In this study we present geochemical analyses on 12 sandstone samples from different stratigraphic levels along the Sierra de Los Colorados (northwestern sector of La Rioja Province). Complementary petrographic analyses of the same samples were also carried out. Petrographically the samples are mainly feldspathic lithoarenites. Clast compositions suggest a mix from crystalline basement and volcanic arc sources with intervening pulses of an andesitic local source especially in the middle part of the upper member (depositional sequence 5). Detrital modes mainly plot in the recycled orogen and dissected arc fields in Q-F-L diagrams. Geochemical data allowed using different discriminant diagrams that suggest provenance from felsic igneous sources, or a mixing of felsic and mafic sources. Relationships between major oxides allow differentiation of sequence 5 samples, which exhibit SiO2 /Al2 O3 <5, Na2 O/K2 O>2, and Fe2 O3 /K2 O>2.5, that are thought to represent an intrabasinal andesitic event. The CIA index and ACNK and Th vs. Th/U diagrams suggest a moderate chemical alteration grade, consistent with previous works indicating an arid to semiarid climate. The Zr/Sc vs. Th/Sc indicates a very low grade of sedimentary recycling related to a short transport distance. Finally, REE distribution pattern and LaN/SmN, GdN/YbN, and Eu/Eu* relationships are compatible with provenance from an active continental margin with mixed contributions from a young undifferentiated arc (YUA), an old upper continental crust (OUC), and young differentiated arc (YDA).