Boletín de Geología

MACUIRA GNEISS:: TECTONIC EVOLUTION OF THE PALEOZOIC METAMORPHIC ROCKS, ALTA GUAJIRA - COLOMBIA

El Neis de Macuira es una unidad metamórfica Paleozoica que aflora en las serranías de Simarua, Jarara y Macuira, Alta Guajira. Se trata de un conjunto litológico que sufrió metamorfismo bajo condiciones de P-T en la facies anfibolita y consta de neises anfibólicos y cuarzo-feldespáticos, anfibolitas, esquistos, pegmatitas, rocas calco-silicáticas y mármoles, con evidencias de migmatización en neises y anfibolitas. En la unidad se observan cinco foliaciones (S1-5) y tres eventos de plegamiento (F1-3) interpretados como producto de dos eventos metamórficos desarrollados en un gradiente metamórfico barroviano progresivo con relaciones P-T intermedias, y relacionados con tectónica de colisión continental. La unidad es importante en el entendimiento de la evolución tectónica de la Alta Guajira y el Caribe debido a que registra diferentes fases deformativas pre-, sin- y post-migmatíticas que podrían relacionarse con diferentes episodios tectónicos: el primero relacionado con la colisión de Laurasia y Gondwana (Orogenia Alleghaniana - Paleozoico Tardío) y el segundo relacionado con la evolución de la Placa Caribe (Orogenia Andina - Meso a Cenozoico).

The Macuira Gneiss is a Paleozoic metamorphic unit that outcrops in the Simarua, Jarara and Macuira ranges, Alta Guajira. It is composed by a lithologies metamorphosed under amphibolite facies P-T conditions and consist of amphibolitic and quartz feldspathic gneisses, amphibolites, schists, pegmatites, calc-silicated rocks and marbles, with migmatization evidences in gneisses and amphibolites. Five foliations (S1-5) and three folding events (F1-3) were identified and interpreted as product of two metamorphic events, developed in a progressive barrovian metamorphic gradient of intermediate pressure with intermediate P-T ratio, interpreted as product of continental collision tectonics. This unit is important in understanding of the tectonic evolution of the Alta Guajira and Caribbean because it records different deformational phases pre-, syn- and post-migmatitic, that could be related with different tectonic episodes: the first associated with the collision between Laurasia and Gondwana (Alleghanian Orogeny - Late Paleozoic), and the second related with the Caribbean Plate evolution (Andean Orogeny - Meso-Cenozoic).

OCURRENCE OF GRANULITES IN THE NORTHERN PART OF THE WESTERN CORDILLERA OF COLOMBIA

The following paper introduces a new unit composed of high-grade metamorphic rocks in the northern part of the Colombian Andes: the Pantanillo Granulite. The unit is exposed near Santa Fe de Antioquia (Antioquia Province), where the Cauca River Valley divides the Western and Central Cordilleras. The granulites are exposed in the western side of the Cauca-Almaguer Fault, which is the westernmost fault of the Cauca-Romeral system. This fault represents the main boundary between continental and oceanic lithospheres in the Colombian Andes. The chief mineral parageneses determined in these rocks are Pl + Amp (hbl?) + Ol + Opx + Spl (hercynite) + opaques, Pl + Cpx + Opx, and Pl + Qtz + Opx + Cpx. These mineral associations are indicative of high-grade, granulite-facies conditions at relatively low P. The chemical composition of Pantanillo Granulite ranges between high-Mg tholeiitic basalt and komatiitic basalt. Trace-element diagrams are flat, similar to N-MORB, but somewhat depleted, a feature indicative of a plutonic protolith, although a volcanic one cannot be precluded. Tectonic discrimination diagrams based on trace elements suggest the granulite's protolith may have been formed in a tholeiitic arc. Whole-rock 40Ar/39Ar dating of the Pantanillo Granulite yielded 216.2 ± 14.2 Ma and K/Ar dating of amphibole yielded 360.7 ± 12.4 Ma. However, the very low content of potassium in these samples renders the ages practically useless. The possibility of excess argon in the samples is quite probable, so the geological meaning of the datings is uncertain at the moment

El siguiente artículo presenta una nueva unidad compuesta por rocas metamórficas de alto grado localizada en la parte norte de los Andes colombianos: la Granulita de Pantanillo. Esta unidad está expuesta cerca de Santa Fé de Antioquia (Departamento de Antioquia), donde el valle del río Cauca divide las cordilleras Occidental y Central. Las granulitas son expuestas en el lado occidental de la falla Cauca-Almaguer, que es la falla más occidental del sistema Cauca-Romeral. Esta falla representa el límite principal entre litosferas continental y oceánica en los Andes colombianos. Las principales paragénesis minerales determinadas en estas rocas son Pl + Amp (Hbl?) + Ol + Opx +Spl (hercinite) + opacos, Pl + Cpx + Opx, y Pl + Qtz + Opx + Cpx. Estas asociaciones minerales son indicativas de alto grado, condiciones de la facies granulita y relativamente baja P. La composición química de la Granulita de Pantanillo varía entre basaltos toleíticos de alto Mg y basalto komatiiticos. Los diagramas de elementos traza son planos, similares al N-MORB, pero más empobrecidos, un rasgo indicativo de un protolito plutónico, aunque el protolito volcánico no puede descartarse. Diagramas de discriminación tectónica basados en elementos traza sugieren que el protolito de las granulitas pudo haber sido formado en un arco toleítico. Una datación 40Ar/39Ar en roca total de la Ganulita de Pantanillo arrojó una edad de 216,2 ± 14,2 Ma y una datación K/Ar en anfíbol dio una edad de 360,7 ± 12,4 Ma. Sin embargo, el bajo contenido de potasio en las muestras hace que las edades no sean confiables. La posibilidad de exceso de argón en las muestras es bastante probable, por lo que el significado geológico de las dataciones es incierto en el momento.

STRATIGRAPHY AND DEPOSIT ENVIRONMENTS OF THE ARENISCA DE CHIQUINQUIRA AROUND ITS TYPE LOCALITY

La Arenisca de Chiquinquirá se puede dividir en cinco segmentos litológicamente contrastantes de base a techo denominados A, B, C, D y E; los segmentos A, C y E son arenosos o con alta proporción de arenitas y los segmentos B y D son lutíticos. Las facies arenosas (81% cuarzoarenitas, 19% sublitoarenitas) se acumularon en ambientes marinos someros progradantes con dominio de mareas (zona submareal y llanura intermareal principalmente) en régimen hidráulico de flujo inferior; las facies lutíticas representan fondos marinos tranquilos de costa afuera con acumulaciones rápidas de sedimentos arenosos o mixtos (arena y restos de conchas) a partir de flujos de sedimento por gravedad, relacionados con tempestades (tormentitas). Ocasionalmente, sobre la llanura intermareal, las tormentas depositaban arena o sedimentos mixtos en canales o depresiones transversales a la costa a partir de flujos masivos. El espesor mínimo de la Arenisca de Chiquinquirá es de 780 m. Los segmentos A y B representan el Albiano superior y los segmentos C, D y E el Cenomaniano. En el Cenomaniano temprano hubo subsidencia tectónica diferencial posiblemente relacionada a fallamiento normal (NW-SE) concomitante con la sedimentación.

The Arenisca de Chiquinquira can be divided and mapped into five contrasted lithological segments, which have been denominated from base to top as A, B, C, D and E. Segments A, C and E are predominantly sandy, whereas segments B and D are lutaceous. Sandy facies are composed of 81% of quartzarenites and 19% of sublithoarenites. These rocks accumulated into a progradating shallow marine, tide-dominated environment (subtidal zone and intertidal flat), under a lower flow hydraulic regime. Lutaceous facies represent a calm marine offshore bottom, which was affected by quick accumulations of sandy or mixed sediments (sandy clastic material and shell remains). These quick accumulations of sediments occurred as a result of sediment gravitaty flows related to storms (storm beds). Occasionally, the storms deposited massive flows of sand or mixed sediments in channels or traverse depressions to the coast over the intertidal flat. The measured thickness of the Arenisca de Chiquinquira is 780 m. Upper Albian is represented along the segments A and B, while segments C, D and E represent the Cenomanian. Differential tectonic subsidence related to NW-SE normal faulting took place during the early Cenomanian, which was concomitant with sedimentation of the lower part of the segment C.

STRUCTURAL ANALYSIS OF THE BUCARAMANGA SEGMENT (BS) OF THE BUCARAMANGA FAULTS SYSTEM (BFS), BETWEEN PAILITAS AND CURUMANÍ, CESAR - COLOMBIA

El segmento Bucaramanga del Sistema de Fallas de Bucaramanga (SFB), localizado entre los municipios de Pailitas y Curumaní, Departamento de Cesar - Colombia, ha sido interpretado como una falla de tipo inversa de alto ángulo, con su bloque oriental levantado. Mediante el análisis estructural y microestructural de las unidades aflorantes se establece el comportamiento de este segmento de la falla en este sector y su relación con las estructuras circundantes. Los resultados obtenidos indican que el segmento Bucaramanga del SFB presenta un rumbo NNW con componente lateral izquierdo y una zona de fuerte cizallamiento de aproximadamente 5 km de ancho a la que se asocian rocas de falla de régimen dúctil (milonitas) y frágil (cataclasitas). Con base en la presencia de pseudotaquilitas se sugiere que este segmento del SFB se comporta como una falla con deslizamiento friccional capaz de generar eventos sísmicos. Adicionalmente, se identificó que el SFB es sobrepuesto por dos importantes fases deformativas, la primera, relacionada a fallas de bajo ángulo y a cabalgamientos con transporte tectónico al oeste y la segunda, a fallas laterales derechas NE-SW con una terminación de relevo a la izquierda relacionadas a la Falla Espíritu Santo.

The Bucaramanga Segment (BS) of the Bucaramanga Faults System (BFS), located among the municipalities of Pailitas and Curumaní, Department of Cesar, Colombia, has been interpreted as a reverse type fault of high angle, with the East Block up-lifted. By means of structural and microstructural analysis of the units outcropping, the behavior of this fault segment is established for this sector, as well as its relationship with the surrounding structures. The obtained results indicate that the BS presents a NNW direction with left lateral component and a strong shear zone of about 5 km wide, in which ductile (mylonites) and brittle (cataclasites) fault rocks are present. The occurrence of pseudotachylites in the BS suggests frictional slip faults, probably with seismic events associated. Additionally, it was found that the BFS is superimposed by two major phases of deformation, the first is related to low-angle thrust faults with tectonic transport to the West and the second, comprises NE-SW right lateral faults, related to a Espíritu Santo Fault's left branching splay.

FLUID INCLUSIONS STUDY IN THERMAL GRADIENT WELLS, NEVADO DEL RUIZ VOLCANO

El estudio de inclusiones fluidas asociadas al sistema hidrotermal-magmático del Volcán Nevado del Ruiz permitió conocer en detalle aspectos característicos de los fluidos involucrados en la evolución del sistema geotérmico. Para ello se seleccionaron muestras de la parte más profunda de tres pozos de gradiente térmico que fueron perforados en la zona de Estudio del Proyecto Geotérmico del Macizo Volcánico del Ruiz, promovido por ISAGEN S.A. ESP. Con el fin de establecer la interacción fluido-roca durante la evolución del sistema hidrotermal se analizaron principalmente inclusiones fluidas secundarias hospedadas en cuarzo, plagioclasa y carbonato; en estos minerales también se pudieron estudiar algunas inclusiones fluidas primarias. Las microestructuras permitieron identificar cuáles de los cristales analizados son minerales formadores de roca y cuales son minerales de alteración. Los carbonatos en los que se analizaron inclusiones fluidas ocurren como venas con textura coloforme que cortan una sucesión de tobas y lavas andesíticas (profundidades de 170,0 y 171,6 m). Las inclusiones en los carbonatos se interpretaron como originadas por fluidos hidrotermales de alta temperatura (superiores a 250 °C) y por fluidos de baja temperatura con salinidad variable, que posiblemente se relacionan con los fluidos del sistema geotermal actual. En estas muestras se realizaron adicionalmente análisis de catodoluminiscencia, espectrometría de dispersión de energía y se obtuvieron imágenes de electrones retrodispersados, estas técnicas permiten definir con mayor precisión la relación entre los datos de microtermometría y las variaciones texturales y composicionales asociadas al bandeamiento coloforme, en el que se desarrollan niveles de calcita y dolomita con presencia de cristales de barita relacionados con el evento hidrotermal. Las inclusiones fluidas hospedadas en cuarzo se observaron en muestras de milonitas (profundidades de 299,9 y 300,9 m), estas inclusiones se interpretan como formadas por la interacción de fluidos de metamorfismo e hidrotermales de alta temperatura, la interpretación se basa en la profundidad de las muestras y en los resultados del análisis de las inclusiones. Las inclusiones fluidas analizadas en plagioclasa corresponden a muestras de lavas andesíticas ubicadas a profundidades de 259,9 y 260,0 m, éstas inclusiones pertenecen al sistema de H2O + CO2 y se consideran como formadas de fluidos de origen magmático, se observan como dos grupos composicionales, unas inclusiones tienen fase líquida y gaseosa (CO2) y otras solamente fase gaseosa, esta característica evidencia atrapamiento heterogéneo, soportando la interpretación de origen magmático del fluido.

A fluid inclusions study in the Nevado del Ruiz volcano hydrothermal system allowed to characterize fluids involved in the evolution of the geothermal system. Fluid inclusions hosted in quartz, plagioclase and carbonate from samples of the deepest parts of three thermal gradient wells were analyzed to understand fluid-rock interaction. Fluid inclusions hosted in carbonate veins with coloform microestructure represent hydrothermal fluids with temperatures higher than 250° C. This interpretation is supported by microprobe and cathodoluminescence analysis that also indicate a hydrothermal origin for the veins. Fluid inclusions hosted in quartz (mylonites) were originated by metamorphic fluids and fluid inclusions hosted in plagioclase (andesitic lavas) are considered to be originated from magmatic fluids (H2O + CO² system).

PALEOMAGNETISM FROM JURASSIC AND EARLY CRETACEOUS ROCKS ON THE PERIJA RANGE WESTERN FLANK: INSIGHTS TO THE TECTONIC EVOLUTION FROM NW OF SOUTH AMERICA

La Serranía del Perijá (SP) es un sistema montañoso ubicado en la esquina noroccidental de Suramérica; sobre su flanco occidental afloran rocas de las formaciones La Quinta, Rio Negro y Grupo Cogollo que fueron depositadas desde el Jurásico al Cretácico temprano. Análisis paleomagnéticos permiten documentar rotaciones sobre ejes verticales y cambios paleolatitudinales; fueron realizados con el fin de contribuir al conocimiento sobre la acreción y traslación de terrenos geológicos a lo largo de los Andes del Norte, especialmente los relacionados con la fragmentación de Pangea como los bloques Mexicanos (Yucatán, Chortis etc.) y la Sierra Nevada de Santa Marta. Veintinueve sitios paleomagnéticos distribuidos en tres áreas del flanco occidental de la Serranía de Perijá fueron analizados para controlar si hay cambios en la magnitud de rotación en diferentes dominios estructurales. En total se colectaron 17 sitios en la Fm. La Quinta, 9 en la Fm. Río Negro y 3 en el Grupo Cogollo con el propósito de establecer cambios paleolatitudinales entre el Jurásico medio y el Cretácico temprano. Componentes característicos primarios fueron aislados en las formaciones La Quinta y Rio Negro, pero no se aislaron en el Grupo Cogollo. Los resultados de nuestro estudio se integraron a los datos paleomagnéticos reportados del flanco oriental, y permiten documentar rotaciones horarias de 41±13° para las rocas del Jurásico y de 45±13 para las del Cretácico. Los valores de inclinación positivos permiten sugerir una posición paleolatitudinal estable de la SP, adyacente al cratón, entre el Jurásico (+7.5°) y el Cretácico (+9.2°). Esta estabilidad paleolatitudinal es opuesta a la traslación hacia el norte propuesta para la Sierra Nevada de Santa Marta en estudios anteriores, infiriendo que entre estos dos bloques en el subsuelo debiera existir una paleosutura del Jurásico tardío.

The Perija Range is a mountain system located in the northwestern corner of Southamerica; upon western flank outcrop its rocks from La Quinta and Rio Negro formations, and the Cogollo Group that were deposited from the Jurassic to Early Cretaceous. Paleomagnetic analysis allow to document rotations on vertical axis and traslation of geologic terranes along of North Andes, especially those related with the Pangea fragmentation as the Mexican Blocks (Yucatán, Chortis, etc) and the Santa Marta Massif. Twenty nine paleomagnetic sites distributed in three areas from the western flank of the Perija Range were analyzed for testing if had changes in the rotation magnitude in several structural domains. In all, we colected 17 sites in the La Quinta Fm., 9 in the Rio Negro Fm. and 3 in the Cogollo Group. The results of our study were integrated to the paleomagnetic data reported from eastern flank allow us document clockwise rotations of 41±13° for Jurassic rocks and 45±13° for Cretaceous rocks. The values of positive inclination allow us suggest a stable paleolatitudinal position for the PR, adjacent to the Craton, between the Jurassic (+7.5°) and Cretaceous (+9.2°). This paleolatutudinal stability is opposite to the northward traslation given for the Santa Marta Massif in previous studies, inferring that between these blocks in subsoil should be exist a paleosuture in late Jurassic.

AVO ANALYSIS IN THE HIGH IMPEDANCE RESERVOIR OF CHUCHUPA FIELD

La técnica de puntos brillantes (bright spot) como indicador directo de hidrocarburos ha sido ampliamente usada desde los trabajos de Ostrander (1984) y particularmente en yacimientos de gas. Localizado al Norte de Colombia, el campo de Chuchupa ha producido gas continuamente durante 30 años, pero a pesar del cubrimiento del campo con sísmica 2D no se han observado anomalías de amplitud relacionadas con la acumulación de gas. Para comprender este comportamiento se realizó un análisis de AVO y se caracterizó la respuesta sísmica del yacimiento para encontrar la relación entre el comportamiento de las amplitudes con la acumulación de gas. En esta investigación se utilizaron datos de una línea sísmica Este - Oeste y registros de pozos. En un primer enfoque se modeló la respuesta sísmica a tope y base del yacimiento generando sismogramas sintéticos usando registros de pozo y se hizo un análisis comparativo con los datos de la línea. Se encontró que el tope del yacimiento está representado por el pico de una ondícula que decrece a medida que aumenta el offset pero que nunca cambia de fase. Cerca de la ubicación del pozo, donde el yacimiento tiene una saturación de gas del 100%, se obtuvo una alta correlación entre los sismogramas sintéticos y los datos reales. En un segundo enfoque, con los datos sísmicos organizados en CDP, se analizaron los gráficos cruzados de intercepto contra gradiente que permitieron discriminar puntos anómalos en el cuadrante IV. Los resultados identificaron una anomalía de Clase-I, la cual no se puede apreciar en secciones sísmicas apiladas por lo que requiere de estudios en datos pre-apilados, como se muestra aquí.

The technique of bright spot as a direct indicator of hydrocarbons has been widely used since the work of Ostrander (1984), particularly in gas fields. Located at north of Colombia, the Chuchupa field has produced gas continuously during 30 years, but despite the coverage with 2D seismic, amplitude anomalies associated with gas accumulation have not been observed. In order to find the relationships between the amplitude information and the gas accumulation, an AVO analysis was performed to describe the seismic reservoir response. The raw data of a 2D seismic line that crosses the field from East to West and a well log data set were used. In a first approach the seismic response was modeled using well logs, so a comparative analysis between the furnished synthetic seismograms and the real CDP gathers was done. The results indicated that the reservoir's top is represented by a low amplitude peak which decreases when the offset increases but whose phase remains unchanged. In the well, where the reservoir has 100% gas saturation, a high correlation between the synthetic and real CDP gathers was observed. In a second approach, anomalous clustered points in the IV quadrant were discriminated through intercept versus gradient cross plot analysis. A weak Class-I anomaly was identified, which could not be observed in stacked sections and hence it should be analyzed using pre-stack data.

ATTENUATION STRUCTURE OF THE GALERAS VOLCANO, COLOMBIA

Spatial variation of coda-Q (Qc) was analyzed in the Galeras volcano, located in the south western Andes of Colombia. The Qc value was calculated using the Single Backscattering model and using seismograms filtered in the band centered on 3.0 Hz. We used the estimated values as the mean attenuation that represents the total effect of the simple scattering process inside an ellipsoidal shell volume. An inversion procedure was implemented to estimate the spatial variation of Qc as function of volume fractions. Synthetic tests in 2D and 3D allow us to extend the procedure with available data from the seismological network located at the Galeras volcano. The inversion of 2855 Qc values in a grid of 8 x 8 x 8 nodes associated to 435 earthquakes and 19 stations permitted resolve the presence of two levels of attenuation anomalies which are assumed to be related to bodies of partially melted rocks, the first located around 6.0 km depth and the other one at >13.3 km depth from the summit. These bodies could be responsible for the vulcanian-type explosions as a consequence of mixture of shallow magma with depth basic magma. The shallow body seems extend along the summit and may represent the presence of plugs and fluids that are constantly fed from the deeper body and produce the actual hydrothermal activity with eruptive events. From 2002 to nowadays several eruptions has happened, e.g. at November, 2005, the volcano generated evacuation of aprox. 9000 persons from four towns around the Galeras volcano (Mapachico, Genoy, La Florida and Nariño). Along these episodes, including the one on December 6th, 2010, it looks like a large and deep magma volume is involved in this process and that more eruptive events may be expected.

La variación espacial de coda-Q (Qc) fue analizada en el Volcán Galeras, localizado en el suroccidente de los Andes de Colombia. El valor de Qc fue calculado usando el modelo de retro-dispersión simple y usando sismogramas filtrados en la banda centrada a 3.0 Hz. Posteriormente, fueron usado los valores estimados como la atenuación promedia que representa el efecto total del proceso de dispersión simple dentro de una concha volumétrica elipsoidal. Un procedimiento de inversión fue implementado para estimar la variación espacial de Qc como función de las fracciones de volumen. Evaluaciones sintéticas en 2D y 3D permitieron extender el procedimiento con datos disponibles derivados de la red sismológica del Volcán Galeras. La inversión de 2855 valores de Qc en una grilla de 8 x 8 x 8 nodos asociados a 435 eventos y 19 estaciones, permitió detectar la presencia de dos niveles de anomalías de atenuación las cuales podrían estar relacionadas con cuerpos de rocas parcialmente fundidas, la primera localizada alrededor de 6.0 km de profundidad y la segunda a una profundidad >13.3 km desde la cima. Estos cuerpos podrían ser responsables de las explosiones vulcanianas como consecuencia de la mezcla de magmas superficiales con profundos más básicos. El cuerpo superficial parece extenderse en una amplia zona de la cima y puede estar relacionado con la presencia de intrusiones y fluidos que son constantemente alimentados desde el reservorio mas profundo y produce la actual actividad hidrotermal con eventos eruptivos. Desde el 2002 hasta hoy en día, varias erupciones ha ocurrido, ej. en Nov. 2005, el volcán generó la evaluación de aprox. 9000 personas de cuatro poblaciones cercanas al Volcán Galeras (Mapachico, Genoy, La Florida and Nariño). A lo largo de estos episodios, incluyendo el ocurrido el 6 de Diciembre de 2010, parece que un gran volumen de magma esta siendo envuelto en este proceso y que más episodios eruptivos podrían esperarse.