Sedimentologia y estratigrafia de los depósitos ediacarano-paleozoicos, suprayacentes a las calizas del precámbrico del Sistema de Tandilia, provincia de Buenos Aires, Argentina

Abstract

Los numerosos estudios de detalle desarrollados en la actualidad en el área de trabajo, favorecidos por los avances tecnológicos e industriales, han contribuido al conocimiento de diferentes zonas que eran desconocidas anteriormente por las limitaciones propias de la época. Considerando que el área de estudio es de gran interés para la industria minera debido a la presencia de altos volúmenes de piedra caliza, se han llevado a cabo innumerables trabajos de campo, campañas de perforación, relevamientos geofísicos y aperturas de canteras, las cuales han motivado y reactivado, por distintos descubrimientos tanto en superficie como en subsuelo, continuar avanzando en el conocimiento de la geología del Sistema de Tandilia. El presente estudio se refiere a un sector del cordón septentrional serrano de la provincia de Buenos Aires: las Sierras Bayas – Olavarría, en el cual por medio de perforaciones verticales se dan a conocer los primeros resultados sobre el estudio de un paquete sedimentario de más de 150 metros de espesor en el que predominan las granulometrías de tamaño limo a arcilla, de coloraciones que gradan de verde oliva a gris y de gris a negro, y que se dispone por encima de las facies de margas y por debajo de las facies heterolíticas que caracterizan a la Formación Cerro Negro. En la región de Sierras Bayas, diversos autores, entre los que se destacan los trabajo de Iñiguez y Zalba, 1974a; Iñiguez et al., 1989; Barrio et al., 1985, han registrado un conjunto de sedimentitas que fueron descriptas e incluidas en la Formación Cerro Negro y que apoyan en discordancia sobre las calizas de la Formación Loma Negra. Este conjunto de litofacies incluye tanto rocas silicoclásticas como calcáreas. A partir los estudios previos y en particular con los resultados obtenidos en este trabajo de tesis, se propone actualizar el contexto estratigráfico acorde con los nuevos datos obtenidos de subsuelo. Asimismo, este trabajo permite dar a conocer una reconstrucción paleogeográfica que contribuya a la ya conocida para el borde sudoccidental del supercontinente de Gondwana en tiempos Ediacarano-Paleozoicos. Para ello, se llevaron a cabo tareas de campo, simultáneamente se realizaron tareas de gabinete donde se describieron los testigos de perforación. En esta instancia se confeccionaron catorce perfiles sedimentarios a escala 1:50, se tomaron las muestras correspondientes para ser analizadas por petrografía, microscopía electrónica, difracción de rayos X, estudios geoquímicos (TOC, ICP-MS, EDAX) y palinológicos. Las muestras fueron seleccionadas y se separaron en grupos, luego se prepararon según los requerimientos necesarios para cada tipo de análisis, cada uno de estos fue realizado en laboratorios específicos para cada disciplina. El análisis de las facies sedimentarias permitió identificar siete facies que fueron agrupadas en tres asociaciones de facies, las cuales se interpretan como desarrolladas en un ambiente marino poco profundo o planicie de marea. Asociación de facies I: Se ubica sobre el relieve cárstico y está integrada por las facies PArm – y Mm, esta asociación inicialmente mixta muestra un enriquecimiento hacia el techo en material silicoclástico. La abundancia de calcita depende del mayor o menor aporte clástico, por lo tanto la depositación de las margas y pelitas sugiere modificaciones en el aporte detrítico vinculado con breves fluctuaciones del nivel del mar. Esta asociación se interpreta como depositada en una planicie de marea bajo condiciones submareales Asociación de facies II: Integrada por las facies Lng – PLm – Ho – Hl. En parte se asemeja a la Asociación de facies I pero con una marcada diferencia en el tamaño de grano, haciéndose mucho más fino y sin material carbonatado. Se atribuye a la misma a una sedimentación normal por debajo del nivel de base de olas y en profundidades superiores a la base de olas de tormentas, y en la que a su vez alternan frecuentes pulsos tractivos de poco espesor. Esta asociación, identificada en subsuelo por medio de testigos corona, se interpreta como depositada bajo condiciones submareales. Asociación de facies III: Integrada por las facies Am - Alx – PArm - Hf, ésta asociación se caracteriza por una alta participación de eventos tractivos alternando con algunas pausas de fango, las cuales se habrían formado en profundidades cercanas a la base de olas de buen tiempo pero con variabilidad en el régimen del oleaje. La laminación entrecruzada se atribuye al producto de la migración de óndulas de corriente. Las arenas finas a medianas masivas podrían vincularse a episodios tractivos posiblemente relacionados a desbordes fluviales. Esta asociación es interretada como depositada bajo condiciones submareales a intermareales. Los análisis de difracción de rayos X, permitieron caracterizar mineralógicamente a las unidades litológicas presentes. Se analizaron, por este método un total de 181 muestras, las cuales se componen principalmente de cuarzo, plagioclasas y arcilla para las unidades silicoclásticas y con contenidos variables de calcita en las unidades basales margosas. En la fracción fina se destaca la presencia de illita como argilomineral principal y de clorita como secundario. En menores proporciones se encuentran esmectita, interestratificados de illita y esmectita (IS) e interestraificados de clorita y esmectita (CS) El análisis de la fracción fina muestra dos arreglos principales, la sección inferior de las unidades silicoclásticas está compuesta por illita y clorita en una proporción de 60:40 y para la sección superior la proporción illita – clorita cambia a 85:15. A partir de la observación de los índices de cristalinidad de la Illita, índice de Esquelvin y el índice de cristalinidad de la clorita, se pudieron ubicar a las arcillitas rojas entre los campos de la diagénesis y el anquimetamorfismo. Por otro lado ocurre algo diferente en el caso de las lutitas negras/grises que señalan una distribución más uniforme, ya que el 100% de las muestras se ubican en el campo del anquizona; sugiriendo que las lutitas negras tienen mayor proporción de arcillas detríticas en comparación con las arcilitas rojas que muestran presencia de arcillas de origen compartido. Se analizaron por MEB tanto las arcillas rojas como las lutitas negras, observando que las illitas presentes en las lutitas negras presentan bordes irregulares e impurezas en su composición, además de un mayor contenido de K en su estrucutura sugiriendo un origen detrítico, en el cado de las illitas de las arcillas rojas donde se pueden observar además de algunos granos detríticos otros con bordes definidos, típicos de minerales autigénicos acompañados de interestratificados de tipo IS. Se realizó el análisis petrográfico de 58 cortes delgados de las facies heterolíticas, de las facies de areniscas finas a medianas, de las facies limosas, de las facies margosas y por último a las lutitas negras/grises y arcillitas rojas. Los componentes principales de las areniscas finas a medias son el cuarzo monocristalino, plagioclasa, arcillas y micas; siendo los componentes secundarios clastos líticos y minerales opacos. Las pelitas y margas, poseen abundante micrita intersticial, argilominerales y material no distinguible bajo microscopio petrográfico, a excepción de los cristaloclastos de cuarzo de tamaño limo. Las modas detríticas determinadas sobre las arenas finas a medias, indican que las mismas corresponden a subfelarenitas y areniscas subfeldespáticas, con una procedencia que las ubica en el campo de interior cratónico. Los análisis geoquímicos se llevaron a cabo en un total de 29 muestras, en las que se determinaron elementos mayoritarios, trazas y tierras raras. Algunas de sus relaciones fueron expresadas en diferentes gráficos los que han permitido postular que una de las posibles áreas de procedencia tendría carácter netamente de arco volcánico para las lutitas negras y para las arcillitas rojas (estas últimas con una distribución más dispersa). Por otro lado, los resultados de análisis de tierras raras, muestran que las rocas tienen un patrón similar al de las pelitas patrones (PPAS). Las anomalías de Ce son negativas y se ha demostrado que las rocas no presentan modificaciones por procesos postdepositacionales, que afectaran al patrón de tierras raras. Se cuantificó el carbono orgánico total en las lutitas negras/grises obteniendo valores muy bajos que no llegan a superar el 0,27 %. Se prepararon maceraciones palinológicas convencionales para la obtención de acritarcos, sobre un total de 19 muestras, 14 de las facies de lutitas negras/grises (Lng), 4 de las facies de pelitas rojas (PArm) y 1 de la facies margosa (Mm). El conjunto de acritarcos recuperado se caracterizan por la baja diversidad de especímenes, por el dominio casi exclusivo de Leiosphaeridia minutissima y de Leiosphaeridia. Una característica particular es que todos los ejemplares obtenidos en la facies de lutitas negras/grises, independientemente del espécimen que se trate, se encuentran “quemados” o con una alta carbonización producto de haber estado expuesto a temperaturas mayores a los 150°C. Teniendo en cuenta que los 150 metros de sedimentitas que constituyen a la asociación de facies II presentan marcadas evidencias que las distingue de las asociaciones de facies que se ubican por encima y por debajo de esta, se propone darle a éste conjunto el carácter de Formación cumpliendo con lo establecido en el que art. 28 por el código Argentino de estratigrafía. Con esta nueva unidad litoestratigráfica, es necesario redefinir a la asociación de facies I (Mm – Parm), que deja de pertenecer a la parte basal de la Formación Cerro Negro para ser una formación independiente. En conclusión, este trabajo de tesis propone un modelo tectono–sedimentario de subsuelo y un nuevo cuadro estratigráfico para los depósitos suprayacentes al Grupo Sierras Bayas en la región NO del Sistema de Tandilia. De esta manera, y a partir de los resultados arribados en el presente estudio, se designa a la asociación de facies III como Formación Avellaneda, a la asociación de facies II como Formación Alicia y la asociación de facies I es re definida como Formación Cerro Negro. Estas tres formaciones están asociadas a una misma cuenca y se las agrupa en una unidad litoestratigráfica de mayor jerarquía para la cual se propone la denominación de Grupo la Providencia, diferenciándose litológicamente, mineralógicamente y geoquímicamente del Grupo Sierras Bayas. Finalmente, se incluyen una serie de aplicaciones industriales con el objetivo de dar a conocer las posibles propiedades puzolánicas en las facies de arcilitas rojas y de lutitas negras/grises y potencialmente indicar su futura utilización en la industria cementera. Con tal propósito se llevaron a cabo diferentes ensayos físico-químicos (fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X, ensayos termo diferenciales como DTA y TGA) tanto en las arcilitas rojas de la Formación Cerro Negro como en las lutitas negras/gris de la Formación Alicia.

The hidden passive margins from the birth of SW Gondwana

“…Grounded in a robust sedimentologic, stratigraphic, and paleontological background and new geochronological data presented in this piece, we support that the Cerro Negro Formation (Iñiguez Rodriguez and Zalba 1974)-the uppermost unit from the La Providencia Group, Tandilia System (Arrouy et al 2015)-corresponds to the first pericratonic basins deposited just after the final consolidation of SW Gondwana in the South American continent. Hence, this study aimed to analyze the sedimentologic and provenance data to assess the original paleogeography from the rare preserved marine platforms that preceded the deposition of the large Paleozoic intracontinental basins.…”

“…In the Olavarría area that is located at the NW part of the Tandilia System, the mainly Neoproterozoic-early Cambrian cover corresponds to the ~455-m-thick succession (Iñiguez Rodriguez et al 1989), which is composed of the Sierras Bayas (Poiré and Spalletti 2005, Gaucher et al 2006 and La Providencia groups (Arrouy et al 2015) (Fig. 1B).…”

“…The Sierras Bayas and La Providencia groups are separated by a regional disconformity (Barker Surface, Poiré and Gaucher 2009), characterized by a karstic surface developed on the carbonate rocks of the Loma Negra Formation. Above this, a siliciclastic succession composed of Avellaneda (mudstone and marl), Alicia (dark fissile mudstone), and Cerro Negro (heterolithic rocks and sandstone) formations (Arrouy et al 2015) comprises the La Providencia Group. The Alicia Formation is a fine-grained succession restricted in the subsurface to small depocenters bounded by normal faults (Arrouy et al 2015).…”

“…Above this, a siliciclastic succession composed of Avellaneda (mudstone and marl), Alicia (dark fissile mudstone), and Cerro Negro (heterolithic rocks and sandstone) formations (Arrouy et al 2015) comprises the La Providencia Group. The Alicia Formation is a fine-grained succession restricted in the subsurface to small depocenters bounded by normal faults (Arrouy et al 2015). The Cerro Negro Formation rests upon the Alicia Formation and represents an abrupt change from a dark-to gray-colored succession deposited in anoxic offshore transition settings to red-colored facies deposited in shoreface conditions (Arrouy et al 2016, Arrouy andGómez-Peral 2021).…”

“…In the studied context, massive or through-cross bedded sandstone facies from the basal part of the Cerro Negro Formation is interpreted as subtidal deposits followed by heterolithic intertidal facies deposited in permanent oxidizing conditions. These cycles culminate in fine-grained facies deposited in supratidal settings marked by rare subaerial exposure (Arrouy et al 2015).…”