Giovanny Nova R^1*.; Paola Montaño¹; German Bayona¹; Augusto Rapalini²; Camilo Montes³

¹ Corporación Geológica ARES,
gnova@cgares.org, Telefono:57-1-3243416
² Laboratorio de Paleomagnetismo Daniel A.Valencio, Area de Geofísica, IGEBA, Universidad de Buenos Aires-CONICET, Argentina
³ Universidad de los Andes

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.

Palabras Clave: Paleomagnetismo, Serranía del Perijá, Jurásico, Cretácico, Suramerica,Pangea

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

ABSTRACT

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.

Keywords: Paleomagnetism, Perija Range, Jurassic, Cretaceous, Southamerica, Pangea

El noroccidente de Suramérica está integrado por un conjunto de terrenos de afinidad oceánica acrecionados desde el Cretácico al oeste de la paleosutura de Romeral (Cediel et al., 2003) (FIGURA 1A); sin embargo, la composición y origen de los terrenos geológicos de corteza continental al este de Romeral son aún desconocidos. La evolución de estos terrenos con afinidad continental ha sido tratada en varias hipótesis; una de ellas descrita por Cediel et al. (2003, 2011) la cual considera un origen autóctono para las rocas formadas entre el Paleozoico y el Cretácico medio a través del desarrollo de un aulacógeno.

Una segunda hipótesis sugiere que durante el Triásico, los continentes de Suramérica y Norteamérica se ubicaban en el área occidental del súper continente Pangea (Sarmiento-Rojas, 2002). Luego durante el Jurásico temprano cuando Pangea comienza a fragmentarse, se inicia un periodo de rifting, el cual se extiende hasta el Jurásico tardío. Como consecuencia, Norteamérica se desplaza hacia el norte y el bloque Maya (Yucatán) gira 35° en sentido antihorario respecto a Norteamerica desde ca. 161 Ma y durante un lapso de ca. 10 Ma (Godínez et al., 2011). Simultáneamente en Suramérica y México se generan grandes sistemas de rifts, formando cuencas tanto en la margen sur (Venezuela, Colombia) como norte del Caribe (Georgia, Florida, Yucatán) (Pindell and Kennan, 2009). Sin embargo, para James (2009) este periodo de rifting reactivó lineamientos de basamento con rumbo N35°E a lo largo del sur de Norteamérica, Golfo de Mexico, norte de Suramérica y en el interior de la Placa Caribe, incluyendo los bloques Chortis y Yucatán. Para este autor esto sería evidencia de que estos últimos bloques no han sido rotados.

Una tercera hipótesis (Bayona et al., 2010) muestra que si bien durante el Jurásico medio a tardío hasta el Cretácico temprano, terrenos como la Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) se movieron hacia el norte; la dinámica de subducción favoreció la deformación extensional y/o transtensional al interior de la esquina noroccidental de la placa Suramericana, generando cuencas con depósitos continentales en los Andes de Mérida (AM) (Venezuela) y la Serranía del Perijá (SP) (Colombia).

En el área que comprende Venezuela y el norte de Colombia estos rifts o cuencas corresponden a los denominados por Erlich et al. (1999) como Surco Machiques (posición actual SP), Surco Uribante (en el subsuelo del lago de Maracaibo), Surco Barquisimeto (posición actual en los AM) con una dirección preferencial (posición geográfica actual, ver FIGURA 1A) hacia el norte y nororiente. Estos grabens fueron llenados por sedimentos rojos y rocas volcánicas de la Formación La Quinta (Feo-Codecido et al., 1984, Maze, 1984; Lugo and Mann, 1995).

La SP es una cadena montañosa donde afloran unidades sedimentarias y volcano-sedimentarias del Jurásico. A pesar de estar cerca a la SNSM (ca.50 km de separación presente), la asociación litológica de las rocas del Jurásico difiere entre estos dos sistemas montañosos. El Triásico Superior-Jurásico de la SNSM está compuesto en su mayoría por unidades plutónicas y volcánicas, y en menor proporción rocas volcaniclasticas y sedimentarias (INVEMAR et al., 2007).

Teniendo en cuenta estas diferencias litológicas, hay incertidumbre sobre la relación entre estos bloques (SP y SNSM), especialmente durante el Jurásico medio, cuando Pangea se fragmentó en varios bloques (Bloque Yucatán y otros bloques mexicanos). Producto de la subducción de la Placa Farallón por debajo de las placas Suramericana y Norteamericana, se ubicó sobre el margen occidental de éstas un arco magmático (Dickinson and Lawton, 2001; Pindell and Kennan, 2009; Bayona et al., 2010).

Estudios paleomagnéticos previos en rocas del Jurásico, Cretácico y Eoceno por Gose et al. (2003) y Maze and Hargraves (1984) en el flanco oriental de la SP, MacDonald and Opdyke (1972) en la Peninsula de la Guajira y Bayona et al. (2010) en la SNSM han documentado diferentes magnitudes de rotación horaria para la esquina NW del bloque Maracaibo (ver FIGURA 1C, TABLA 1). Aunque los estudios más recientes tienen un consenso en el sentido horario de la rotación, el mecanismo de la rotación ha sido interpretado por estructuras locales como propone Gose et al. (2003), o como una rotación a escala regional del bloque Maracaibo, como propone Montes et al. (2010).

Este trabajo se desarrolló sobre el flanco occidental de la SP, en rocas de la Formación La Quinta del Jurásico y de las formaciones Rio Negro y Cogollo del Cretácico Inferior. Las áreas de trabajo corresponden, de sur a norte, a Codazzi, Manaure y Fonseca (FIGURA. 1B). Los resultados de los análisis paleomagnéticos permitirán establecer y cuantificar si la SP sufrió desplazamientos latitudinales relativos respecto a las áreas cratónicas de América del Sur desde el Jurásico, documentar rotaciones de bloques sobre ejes verticales, y determinar si esas rotaciones están asociadas a estructuras locales, como lo sugiere Gose et al. (2003), o son de carácter regional de toda la SP e inclusive de la SNSM, como lo sugiere Montes et al., (2010). Adicionalmente, los resultados de la paleolatitud nos permitirán esclarecer la relación tectónica entre la SP, la SNSM y los bloques Mexicanos. Estos análisis debieran además contribuir al conocimiento sobre el origen de la placa Caribe en su margen sur y como ésta ha desempeñado un papel preponderante en la acreción y traslación de terrenos geológicos a lo largo de los Andes del Norte.

La interacción cretácica-cenozoica entre la placa Caribe y los bloques continentales de la placa Suramericana han producido una compleja configuración estructural que incluye de oeste a este, SNSM, la cuenca de Cesar-Ranchería, la SP y el este de la cuenca de Maracaibo (Bayona et al., 2011). Esta compleja conformación tectono-morfológica está limitada por los sistemas de fallas de Santa Marta- Bucaramanga, Oca, Perijá y Cerrejón que limitan los sistemas montañosos como la SNSM y la SP (FIGURA 1B) (Hernández, 2003).

La SP esta estructuralmente levantada entre las cuencas de Cesar-Ranchería y Maracaibo (Miller, 1962). Con un rumbo noreste, está limitada al este por el sistema de fallas de Perijá y Tigre, al oeste por la Falla de Cerrejón en su parte septentrional y al norte por la Falla de Oca. La Falla de Perijá es interpretada como una falla inversa de alto ángulo con dirección N18°E al sur y N26°E al norte. La Falla del Cerrejón es una falla de cabalgamiento con rumbo sureste pero con trazo curvo, que monta estratos del Grupo Cogollo y de la Formación Quinta sobre rocas del Eoceno Inferior. Esta falla es de bajo ángulo (9-12°; Montes et al., 2010) y tiene un desplazamiento mínimo de 1,7 ± 0,6 km en la vertical y 7,8 ± 2,0 km en la horizontal (Kellogg, 1981). Kellogg (1984) la considera de tipo inverso y de bajo ángulo, que buza hacia el SE, y la relaciona con la Falla del Tigre en Venezuela. Hacia el sur, el trazo de la Falla del Cerrejón se divide con la Falla de Sardinata en la región de Manaure, y con los trazos del sistema de fallas de Media Luna (Arias y Morales, 1999) (FIGURAS 2 y 3). La Falla de Oca es una falla transcurrente dextral, con un desplazamiento de 90 km durante el Terciario (Kellogg,1984).

A continuación se hace una breve descripción de las litologías de estas unidades en el flanco oeste de la SP. La Formación La Quinta consiste de una sucesión de limolitas rojas silíceas, ocasionalmente arenosas, macizas con estratificación plano paralela (Hernández, 2003). Están intercaladas con estratos medianos a gruesos de areniscas blancas, pardas y rojizas de grano fino a grueso, y niveles conglomeráticos con estratificación inclinada, cruzada y capas acuñadas. En ocasiones, esta unidad es intercalada por ignimbritas oscuras con fragmentos volcánicos de 2 a 20 cm; hacia el techo se encuentran localmente intercalaciones de tobas líticas. En cercanías a Codazzi hacia el tope se han reportado lodolitas calcáreas grises pertenecientes a ambientes lacustres (Montaño, 2010 y Hernández, 2003) (FIGURA 2). La edad de la Formación La Quinta en el área de Venezuela es Jurásico; en tobas soldadas se hallaron edades U/Pb en circones de 163±5 Ma (Dasch, 1982). Barrett et al. (2008) ubican esta unidad en el Jurásico inferior a medio, según evidencia fósil de Ornithischian Lesothosaurus sp y restos de reptiles.

Posterior al evento de rifting del Jurásico, sedimentos correspondientes a la Formación Rio Negro son depositados sobre rocas jurasicas, paleozoicas y pre- Cámbricas. Cáceres et al. (1980) reportan un contacto discordante, siendo angular entre estas unidades en algunas localidades. Miller (1962) y Forero (1972) documentan este contacto como concordante. En el área de Codazzi, Montaño (2010) reporta este contacto como una paraconformidad. La Formación Río Negro, en el área de Codazzi (FIGURA 2), está compuesta en su parte basal por secuencias granodecrecientes de conglomerados de matriz y clasto soportados, seguidos por arenitas conglomeráticas y terminando con arenitas de grano grueso con estratificación cruzada planar. En la parte media y alta la unidad está compuesta por litoarenitas de grano medio con estratificación cruzada planar y continúa con litoarenitas bioturbadas, terminando con lodolitas y limolitas bioturbadas. Además, en esta parte se encuentran varias intercalaciones de limolitas rojas y areniscas arcósicas (Geoestudios, 2006 y Nova, 2009). Con base en los palinomorfos Odontochtina operculata, Callialaspurites dampieri, Subtilisphaera pirnaensis y Oligospheridium albertaense encontrados en capas de lodolita negra hacia la base de la Formación Río Negro, Ramos et al. (1986) proponen una edad Barremiano-Aptiano.

El Grupo Cogollo suprayace en contacto transicional a la Formación Rio Negro (Hernández, 2003). Está dividido en la base por la Formacion Lagunitas, compuesta por calizas fosilíferas intercaladas con shales calcareos negros; y supra yaciendo a está, se encuentra la Formacion Aguas Blancas compuesta por calizas grises intercaladas con shales carbonaceos y areniscas calcareas finas (Cáceres et al., 1980). Con base en amonitas Acanthoplites cf. pulcher,Pulchellia cf. galetata ornata, Cáceres et al. (1980) reportan una edad Aptiano para la Formacion Lagunitas y una edad Albiano medio a superior para la Formacion Aguas Blancas en base a la presencia de las amonitas Knemiceras, Oxytropidoceras, Eugoneceras y Perguvingeria.

Los datos paleomagnéticos en unidades del Jurásico y del Cretácico Inferior en los terrenos de la SNSM y del Valle Superior del Magdalena (VSM) permiten establecer un movimiento latitudinal hacia el norte de mayor magnitud que el movimiento del cratón (Bayona et al., 2006b, 2010) (TABLA 1). Las medidas de paleomagnetismo también han permitido documentar procesos de rotación locales a regionales, con respecto al cratón. Sobre el flanco oriental de la SP, los datos de paleomagnetismo reportados muestran una rotación horaria de 50±12° incluyendo rocas desde el Jurásico hasta el Eoceno (Gose et al., 2003) (TABLA 1). Si se consideran únicamente los valores para rocas Jurásicas la magnitud de la rotación es de 44.7±14.2°. Los datos paleomagneticos de Maze and Hargraves (1984) indican una rotación antihoraria (TABLA 1), pero éstos no son considerados confiables debido al muy alto valor del ángulo de 95% de confianza (>30°) y a que en el estudio original no se aislaron los componentes de mayor temperatura/coercividad. En la cuenca de Ranchería, Bayona et al. (2006a), presentan un componente de magnetización aislado en rocas de la fomaciones Hato Nuevo y Manantial cuya dirección es paralela al campo actual (Componente A en TABLA 1), mientras que en rocas de la Formación Cerrejón no se aislaron componentes estadisticamente confiables a nivel de sitios.

Las áreas escogidas que se tuvieron en cuenta para este estudio presentaban afloramientos tanto de la Formación La Quinta como de las unidades del Cretácico. En lo posible, los sitios se localizaron en diferentes dominios estructurales y alejados de zonas de falla. Sitios específicos fueron colectados cerca de estas zonas para determinar el posible efecto local de esas estructuras.

En el área de Codazzi (FIGURA 2) afloran rocas de las Formaciones La Quinta, Rio Negro y Grupo Cogollo. En esta área se trabajaron dos secciones, la primera ubicada al suroriente del Municipio de Codazzi, sobre el rio Fernambuco y la segunda sobre el Río La Duda al Oriente del mismo municipio. Adicionalmente se trabajaron afloramientos aislados al norte de Codazzi. Esta área esta limitada al norte por la Falla de Media Luna, la cual ha sido interpretada como de rumbo-dextral (Arias y Morales, 1999) y afecta rocas del Jurásico y Cretácico. El límite sur es la Falla de Sicarare, la cual es interpretada como de rumbo-sinestral por Geoestudios (2006), afectando también rocas Jurásicas y Cretácicas. Entre estos dos sistemas de falla se encuentra una serie de pliegues sinclinales y anticlinales con rumbo NNE-SSO, abiertos y sin cabeceo (Geoestudios, 2006). En las secciones trabajadas las capas están buzando hacia el noroeste con buzamientos entre 25° y 40° (Figura 2).

A lo largo del Río Manaure afloran las formaciones La Quinta, Rio Negro y Grupo Cogollo. Esta sección está limitada al oriente por el sistema de fallas de Sardinata que colocan en contacto rocas del Paleozoico con el Grupo Cogollo (FIGURA 3) (Arias y Morales, 1999). Al Occidente de esta área se presentan un sinclinal que afecta al Grupo Cogollo y un anticlinal que afecta a las formaciones La Quinta, Rio Negro y el Grupo Cogollo. Los sitios fueron colectados sobre ambos flancos de este anticlinal, donde las capas estan buzando entre 10° a 18° en sus flancos (FIGURA 3).

En el área de Fonseca (FIGURA 4), afloran las Formaciones La Quinta y el Grupo Cogollo. Se trabajaron dos secciones, la primera sobre el arroyo el Salado al suroeste y la segunda sobre el arroyo Remedios al nororiente. Esta área está limitada al oeste por la Falla de Cerrejón. En la sección del arroyo el Salado, las capas están buzando uniformemente hacia el noroeste con ángulos de 20° a 50°, sin embargo en la medida que se acerca a la Falla del Cerrejón, los ángulos aumentan hasta alcanzar los 85°. En la sección de Remedios las capas de la Formación La Quinta estan buzando entre 12° a 25° y hay una mayor variación en el rumbo de las mismas (FIGURA 4). En contraste, las rocas del Cretácico buzan uniformemente hacia el norte entre 12 y 30°.

Se tomaron veintinueve sitios en la Serranía del Perijá, dieciseis de ellos son muestras de mano orientadas y trece fueron extraídos en campo con un taladro portátil. En total se colectaron 17 sitios en la Formación La Quinta, 9 en la Formación Río Negro y 3 en el Grupo Cogollo. El muestreo se realizó a diferentes niveles estratigráficos y en diferentes bloques estructurales para poder determinar el registro de cambios en la polaridad, promediar la variación secular del campo magnético terrestre y realizar la prueba de pliegue. Las muestras se tomaron principalmente en lodolitas rojas y ocasionalmente en lodolitas grises a marrón, lejos de zonas de fallas, y que no presentaran venas. En el Grupo Cogollo se tomaron muestras en rocas calcáreas de litologías finas. Para cada sitio se extrajeron al menos 8 núcleos, que posteriormente fueron cortados al tamaño estándar de 2.2 cm de alto por 2.54 cm de diámetro.

La desmagnetización se realizó por campos magnéticos alternos (CA) y altas temperaturas en etapas progresivas. Estos procedimientos fueron realizados en el laboratorio de paleomagnetismo de la Universidad de Florida (6 sitios) y la Universidad de Buenos Aires (23 sitios). En ambos laboratorios se utilizó un desmagnetizador por altas temperaturas ASC y un magnetómetro criogénico 2G Enterprises con una sensibilidad de 10^-11 A/m. Para determinar el método de desmagnetización más adecuado, se tomaron como mínimo 2 a 4 especímenes por sitio y se desmagnetizaron por los métodos CA y térmico. Por el método CA se aplicaron los siguientes campos: 0, 3, 6, 9, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 75 y 90 mT, midiendo la dirección e intensidad de la remanencia en cada paso. Por el método térmico se calentó la muestra a 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 540, 580, 615, 640 y 680 °C, midiendo la remanencia y controlando la susceptibilidad magnética (k) en cada paso para monitorear potenciales alteraciones mineralógicas a altas temperaturas. El método más efectivo se aplicó para desmagnetizar las muestras restantes de cada sitio.

Los comportamientos magnéticos a los procesos de desmagnetización fueron interpretados a partir de los diagramas de desmagnetización ortogonales de Zijderveld (1967). La determinación de las componentes magnéticas fue realizada mediante el análisis de los componentes principales (Kirschvink, 1980), aceptando componentes magnéticas definidas con desviación angular máxima <15°. El cálculo de las direcciones medias por sitio siguió el procedimiento estadístico de Fisher (1953). Aquellos sitios que mostraron valores de a95 > 18° y/ó k < 10 se descartaron. Estos procedimientos se realizaron con el software IAPD2000 del Servicio Geológico de Noruega (Torsvik et al., 2000).

La edad relativa de la magnetización se estimó a partir de los resultados de las pruebas de pliegue (McFadden and Reid, 1982), y la comparación de las direcciones características obtenidas en rocas de diferentes edades y en diferentes áreas. La prueba de horizontalización progresiva (tilt test) permite determinar si la magnetización ocurrió antes de la deformación, en un estado intermedio, ó en un estado posterior a la misma. El significado estadístico de esta prueba sigue los criterios de McElhinny (1964). Para las rotaciones según ejes verticales, los límites de confianza para las declinaciones y la diferencia relativa entre la declinación característica con el valor de la declinación calculada en un punto cualquiera en el cratón estable (4°N y 72°W) se siguió el criterio dado por Demarest (1983).

Las muestras analizadas presentan en general un patrón multivectorial y rara vez univectorial en sus diagramas de desmagnetización (FIGURA 5). Las magnetizaciones aisladas se agrupan en 3 componentes, cuyos rangos de desbloqueo se indican en la TABLA 2. El componente A es de bajas temperaturas y/o coercividades (0-15mT/0-500°C), con algunas excepciones en las que se aisló hasta 90mT o 680°C. En general, las declinaciones son hacia el norte e inclinaciones positivas someras a intermedias. El componente C fue identificado a altas temperaturas y/o coercividades (20-90mT/450-680°C), pero en las unidades calcáreas de la Formación La Quinta en Codazzi se aisló a menos de 50mT/500°C y presenta direcciones hacia el noreste y este e inclinaciones positivas, ó sus direcciones antípodas. Los componentes A y C fueron identificados en la mayoría de las muestras sin diferenciar dominio estructural, área de trabajo o posición estratigráfica. Componentes viscosos fueron definidos a menos de 9mT/450 °C, y las direcciones aisladas a coercividades/temperaturas intermedias precediendo el componente C se denominaron como componente B. En los siguientes párrafos se hará un descripción mas detallada de los componentes paleomagnéticos aislados en cada una de las áreas de estudio, con énfasis en el componente característico C.

En el área de Codazzi (FIGURA 2) se tomaron muestras en 14 sitios, de los cuales 4 sitios en la Formación La Quinta y 8 sitios en la Formación Rio Negro mostraron resultados favorables para hacer un análisis paleomagnético (FIGURA 5), mientras 2 sitios, uno en cada una de estas unidades no dieron resultados. La intensidad de magnetización remanente natural (MRN) en ambas unidades está en un rango entre 0.5 y 80 mA/m. En la Formación La Quinta, en muestras de limolitas rojas, limolitas calcáreas y micritas, fueron aislados los componentes A y C (TABLA 2, FIGURA 5A, B y C). En tres sitios se aisló el componente C con direcciones hacia el noreste, cuyas inclinaciones pasan a ser positivas después de la correción estructural (FIGURA 6). En el sitio PM-PL01 sus direcciones son antípodas de las restantes del componente C. El componente C del sitio GN-111 tiene direcciones hacia el noroeste con inclinaciones negativas intermedias, y es el único sitio cercano a la falla de Media Luna. Este sitio fue excluido del cálculo de la dirección media del componente C (TABLA 2, FIGURA 5D). En la Formación Rio Negro, sobre muestras de limolitas y areniscas muy finas rojas fueron aislados los componentes A y C. El componente C presenta declinaciones hacia el noreste e inclinaciones positivas y en menor proporción negativas someras despúes de la correción estructural (TABLA 2, FIGURA 5-E-F-G, FIGURA 6). La dirección al noroeste con inclinaciones positivas del sitio PM-PL04 es aislada y no se considera para el posterior análisis.

En el área de Manaure (FIGURA 3) los 2 sitios de la Formación La Quinta y 2 sitios de la Formación Rio Negro arrojaron resultados favorables para hacer un análisis paleomagnético, mientras el sitio del Grupo Cogollo no dió resultados. La intensidad de magnetización remanente natural (MRN) está en un rango entre 3 y 600 mA/M. En la Formación La Quinta sobre muestras de lodolitas rojas se aislaron los componentes B y C. El componente C presenta declinaciones al noreste e inclinaciones positivas someras después de la corrección estructural (TABLA 2, FIGURA 6). En la Formación Rio Negro sobre muestras de limolitas marrón y areniscas muy finas amarillas fueron aislados los componentes A y C. El componente C presenta declinaciones hacia el NE e inclinaciones positivas y negativas intermedias, las cuales se somerizan levemente después de la correción estructural (TABLA 2, FIGURA 5-H, FIGURA 6).

En el área de Fonseca (FIGURA 4) se tomaron muestras en 8 sitios en la Formación La Quinta y 2 sitios en el Grupo Cogollo; de estos sitios solo 7 de la Formación La Quinta mostraron resultados favorables para hacer un análisis paleomagnético. La intensidad de magnetización remanente natural (MRN) está en un rango entre 39 y 765 mA/M. En la Formación La Quinta sobre muestras de lodolitas rojas se aislaron los componentes A, B y C. El componente A presenta declinaciones al norte e inclinaciones positivas intermedias a someras en los sitios HM 909A y HM903 (Arroyo Salado) con comportamiento univectorial (TABLA 2). El componente B en los sitios HM818 y HM902 son direcciones intermedias que preceden el componente característico C. El componente C presenta declinaciones hacia el noreste-este en 3 sitios (TABLA 2, FIGURA 5-I, L) y en los sitios HM-905 y HM-902 tiene direcciones al suroeste (TABLA 2, FIGURA 5-J-K) los cuales se consideran como direcciones antipodales. Después de la correción estructural, las inclinaciones tienden a ser someras positivas y negativas, pero con una alta dispersión en la declinación (FIGURA 6). La declinación al ESE después de la correción estructural corresponde al sitio más cercano a la Falla del Cerrejón y el que tiene mayor grado de deformación. Por este motivo se descarta del cálculo de la dirección media.

El cálculo de la dirección media se realizó integrando los resultados de los sitios de las tres áreas debido al bajo numero de sitios con resultados en rocas del Jurásico y Cretácico en el área de Manaure y Fonseca. Tomando los valores para la Formación La Quinta, la dirección media resultante para el Jurásico presenta una declinación hacia el noreste y una inclinación positiva somera (TABLA 3) (FIGURA 6). Luego de realizar la corrección estructural, las direcciones se agrupan (los parámetros estadísticos a95 disminuye y el k aumenta en la TABLA 3), y la inclinación aumenta levemente (FIGURA 6).

En cuanto a las rocas Cretácicas de la Formación Rio Negro, la dirección media encontrada in situ es hacia el noreste con inclinaciones someras negativas (TABLA 3) (FIGURA 6). Luego de realizar la corrección estructural, las direcciones se agrupan (los parámetros estadísticos a95 disminuye y el k aumenta en la TABLA 3), y la inclinación es positiva somera (FIGURA 6). La dirección media de la Formación Río Negro es muy similar a los encontrados para la Formación La Quinta.

El componente A fue aislado en las formaciones La Quinta y Río Negro de las tres áreas y tiene una declinación similar a la reportada por Bayona et al. (2006a) para las formaciones Hato Nuevo y Manantial (FIGURA 7). Aunque el grado de agrupamiento no cambia después de la correción estructural (TABLA 3), esta dirección del componente A fue interpretada como un evento de magnetización post-plegamiento. En el área de Fonseca, los sitios HM 909A y HM903 estan alineados a lo largo del Arroyo Salado, y la migración de fluidos por ese alineamiento favoreció el proceso de remagnetización, o bien fue magnetizado por procesos volcánicos posteriores.

El componente C fue aislado en ambas unidades y en todas la áreas, y se interpreta como el componente característico con unas declinaciones dominantes hacia el noreste, o su dirección antípoda. El rango de temperaturas de desbloqueo entre 640°C y 680°C indica que el mineral portador es la hematita. Sin embargo, en las unidades calcáreas de la Formación La Quinta en Codazzi la temperatura de desbloqueo es menor de 500 °C, sugiriendo que el portador esta relacionado con la familia de la magnetita o titanomagnetitas.

Las direcciones de magnetización característica C de las unidades del Jurásico y Cretácico reportadas en estas tres áreas son similares, y por consiguiente se consideran tres hipótesis respecto a la edad de la magnetización. La primera es que la magnetización es primaria en cada una de las formaciones, y corresponde al Jurásico medio a tardío y el Cretácico temprano para las formaciones La Quinta y Río Negro, respectivamente. Una segunda hipótesis es que la magnetización es secundaria, de probable origen químico y registrada en ambas unidades durante el Cretácico temprano, asociada a eventos diagenéticos durante un período de extensión tectónica. La tercera hipótesis sugiere que la magnetización es secundaria, de probable origen químico y fue adquirida por ambas unidades entre el Cretácico tardío y el Eoceno, asociada a procesos orogénicos relacionados con la colisión de la placa Caribe con la Placa Suramericana (Cardona et al., 2011).

El incremento del factor de agrupamiento (k) de las direcciones del componente C tras la corrección estructural sugiere una magnetización pre-plegamiento (TABLA 3). La prueba del pliegue realizada para todos los sitios del área de Fonseca en las rocas del Jurásico (FIGURA 8) es positiva, pero estadísticamente sus resultados no son significativos. No obstante el 90% de las inclinaciones en los sitios analizados se somerizan luego de realizar la corrección estructural y el factor de agrupamiento k aumenta, sugiriendo que la magnetización del componente C es pre-plegamiento. En los sitios cuyas declinaciones son mayores a 90°, éstas pueden ser causadas por rotaciones locales, asociadas a desplazamientos en fallas, como la falla de Media Luna en el sitio GN-111 (FIGURA 2) o la Falla del Cerrejón en el sitio HM-901 (TABLA 2, FIGURA 4).

Con las direcciones medias del componente C para las rocas Jurásicas y las Cretácicas (TABLA 3), se examinó si estadísticamente se puede sostener que ambas direcciones no pertenecen a la misma población (ej. Watson, 1956). Para ello se utilizó el algoritmo desarrollado por McFadden and McElhinny (1990) para la prueba de la reversión, pero aplicándola a direcciones de igual polaridad. Estos autores incluyeron valores de separación angular crítica para determinar la calidad de la prueba. Cuanto menor el valor angular crítico se considera más resolutiva la misma. Al aplicar la misma prueba a nuestras direcciones medias Jurásica y Cretácica, sus respectivos parámetros estadísticos producen γ_c= 21.6° y una diferencia angular entre ambas direcciones medias de solo 5.2°. En primera instancia esta diferencia sugiere que no se puede excluir la posibilidad de que ambas direcciones correspondan a la misma población. Para el test de McFadden and McElhinny (1990), valores superiores a 20° para el ángulo crítico indican que el examen debe considerarse indeterminado por la baja resolución del mismo. En nuestro caso implicaría distancias angulares extraordinariamente grandes para poder determinar que las diercciones medias jurásica y cretácica son esencialmente distintas, cosa que no sucede (TABLA 3). Aunque estadísticamente no podemos concluir que estas direcciones son diferentes, se observa que mientras las rocas cretácicas presentan una única polaridad (normal), las Jurásicas muestran registros con ambas polaridades magnéticas. Esta diferencia es consistente con un origen primario de la remanencia

Un tercer criterio utilizado para determinar la temporalidad de la magnetización, fue comparar las direcciones medias encontradas para el Jurásico y el Cretácico de este trabajo, con las direcciones calculadas a partir de los polos paleomagnéticos de referencia de Torsvik et al. (2008) para un punto de la SP (10.5°N 73°W), y para cada uno de los periodos en los cuales pudieron ocurrir dichas magnetizaciones (FIGURA 9). Este procedimiento permitió determinar la relación paleolatitudinal entre el cratón y la SP en el tiempo. El Cratón ha tenido un movimiento muy leve en dirección sur- norte entre el Jurásico medio y el tardío (170-150 Ma) y el Cretácico tardío y el Eoceno (70-40 Ma). En cambio, experimentó un movimiento norte-sur mayor tanto en el lapso Jurásico tardío a Cretácico temprano y entre el Eoceno y el Presente (FIGURA 9). Esto dificulta interpretar probables cambios paleolatitudinales de la SP respecto al Cratón; por otra parte, Somoza (2007) indica que la placa Suramericana no tuvo un mayor movimiento durante 45 millones de años entre el Cretácico tardío (85Ma) y el Eoceno (40 Ma). Por consiguiente, la SP probablemente ha estado anexa a la placa Suramericana al menos desde el Jurásico Medio.

En los mismos sitios Jurásicos del área de Fonseca, se realizó la prueba de rumbo (Schwartz and Van der Voo, 1983) para determinar si existe una relación entre el cambio de rumbo de las capas con el cambio de la declinación magnetica (FIGURA 10) (TABLA 4). Los resultados muestran una pobre correlación entre la variación de las declinaciones magnéticas con las variaciones de rumbo de las capas. Esto provee nuevamente un resultado indeterminado, pues no puede confirmarse que el curvamiento de las capas sea posterior a su magnetización. La variación entre 30° y 90° en las direcciones para esta área sugiere sin embargo que las rotaciones locales son posteriores a la adquisición de la remanencia.

Las anteriores pruebas (prueba de la reversión y prueba de pliegue), junto con el registro de direcciones normales y reversas, la presencia de diferentes tipos de mineralogía magnetica en varios tipos de rocas, el mejoramiento de los factores estadísticos α95 y k luego de la horizontalización de los sitios y el hecho de que en zonas con una mayor complejidad estructural se evidencie mayor rotación; nos permite sugerir que el componente C esta registrando un episodio de magnetización primario.

Los nuevos cálculos de direcciones medias del componente C, incluyendo los datos de Gose et al. (2003) en el Este de Perijá, documenta la tendencia de las direcciones a ubicarse hacia el noreste con inclinaciones positivas (TABLAS 3 y 5). Las direcciones del Jurásico y Cretácico, después de la correción estructural, tienen menores valores de α95 y mayores de k, apoyando la interpretación de un evento de magnetización pre-plegamiento. La única diferencia significativa es el incremento de la inclinación de las direcciones del Cretácico, pasando de 9.4° ± 18.1 con los datos de los sitios al oeste de Perijá, a 18° ± 12.9° al integrar los datos de ambos flancos.

Asumiendo la hipótesis que las direcciones características del componente C son resultados de una remagnetización, el cálculo de la dirección media uniendo los datos del Jurásico, el Cretácico y el Eoceno dan una dirección media encontrada in situ noreste con inclinaciones positivas someras. Al realizar la corrección estructural las direcciones se agrupan, la inclinación media aumenta y la declinación aumenta más hacia el noreste. A pesar que sus valores estadísticos no cambian sutantivamente, son mejores estadísticamente si los comparamos con los cálculos de regional Jurásico y regional Cretácico (TABLA 4) (FIGURA 11).

Teniendo como referencia un punto en el cratón (latitud 4°N y longitud 72°W) y asumiendo las declinaciones de los paleopolos de Torsvik et al. (2008) para 160 Ma, en el Jurásico, y de 130 Ma para el Cretácico se calcularon los valores de rotación de las diversas localidades. Con base en lo anterior, los cálculos de rotaciones fueron realizados tomando como referencia una edad U/Pb de 163±5 Ma Dasch (1982) para la Formacion la Quinta y de la base del Barremiano (130 Ma) para la Formacion Rio Negro, tomando solo los valores del flanco oeste de la SP y también adicionando los valores de Gose et al. (2003) del flanco este de la SP (TABLA 5).

Comparado con estudios hechos por Gose et al. (2003) en rocas Jurásicas a Eocenas sobre el flanco oriental de la SP, nuestros resultados indican valores semejantes de rotación horaria. La magnitud de rotación hallada en el flanco oriental teniendo como punto de referencia los Andes de Mérida, es de 50°±12°, ligeramante mayor que la encontrada en este estudio, tanto para las rocas del Jurásico (40°±15°) como para las del Cretácico (44±18°) (TABLA 6). Al integrar los datos de Gose et al. (2003) con los de este estudio, la magnitud de rotación horaria para las rocas del Jurásico es de 41°±13° y para el Cretácico es de 45±13° (TABLA 6).

Esto indica que la SP ha probablemente rotado del orden de 40° en sentido horario como un bloque rígido. Sin embargo, la magnitud de rotaciones en los sitios anexos a la Falla del Cerrejón y a la Falla de Media Luna es mayor atestiguando la presencia de procesos de rotación de orden local superpuestos. Comparados estos valores con los reportados por MacDonald and Opdyke (1972) para la Alta Guajira, y usando los paleopolos de referencia de Torsvik et al. (2008), las lavas de la Alta Guajira dan una magnitud de rotación horaria de 77°±19°, mostrando que la SP ha tenido una rotación de igual signo pero magnitud sensiblemente menor (FIGURA 12B).

Al comparar los resultados de este estudio con datos de rocas Jurásicas de la SNSM (rotación horaria 17°± 12.8°, Bayona et al., 2010) o 18°± 6° (recalculado usando los paleopolos de referencia para 160 Ma de Torsvik et al., 2008), (FIGURA 12B), se observa claramente que este último bloque ha sufrido una rotación significativamente menor.

A pesar de que estos dos macizos montañosos se encuentran cerca en el presente, ambos muestran evoluciones geológicas disímiles, al menos durante el Jurásico medio y tardío. Las inclinaciones magnéticas de las rocas del Jurásico medio son diferentes entre las reportadas en la SNSM (I=-18.2) con respecto a las reportadas en la Serranía de Perijá (I=13.3). Bayona et al. (2010) reportaron para el Cretácico de la SNSM valores de inclinaciones positivas (I=8.3°) virtualmente idénticos a los encontrados en este estudio para la SP (I=9.4°; FIGURA 12A).

Con base en los datos de las inclinaciones medias de las direcciones del Jurásico y el Cretácico reportadas en Perijá, el cálculo de las paleolatitudes medias es prácticamente invariante (4.7° y 9.2°, TABLA 6). Por el contrario, los valores de las paleolatitudes reportadas en Bayona et al. (2010) para la SNSM sugieren un movimiento paleolatitudinal hacia el norte desde -9.3° en el Jurásico Medio hasta + 4.2° en el Cretácico Temprano para este bloque (FIGURA 12A).

Por otra parte, si acepta el origen primario de la magnetización de las rocas del Jurásico de SP, ésta sugiere que SP y el Bloque Yucatán, estuvieron relativamente cerca al menos durante el Jurásico.

Godínez et al. (2011) indican una paleolatitud de 2.1°±3.4N para el bloque Yucatán para el Jurásico tardío (datos de la Formación Todos Santos). Las asociaciones litofaciales y poblaciones de circones detríticos entre esta unidad reportadas por Godínez et al. (2011) y la Formación la Quinta muestran una gran similitud (Montaño et al. 2012). No obstante el bloque Yucatán presenta una rotación antihoraria de 35°-40° respecto de la Placa Norteamericana (Godínez et al., 2011) y para el Cretácico inferior a medio ya no se encontraba cerca de la SP, como lo sugieren reconstrucciones paleogeográficas de Dickinson and Lawton (2001) y Pindell and Kennan (2009) (FIGURA. 12A).

Dos componentes se aislaron en las tres áreas de estudio en el flanco Oeste de la SP. El componente A documenta las direcciones del campo actual hacia el norte, y el componente C registra direcciones hacia el noreste e inclinaciones positivas en su dirección media que presentan un mejoramiento de los parámetros estadísticos luego de realizar las correcciones estructurales. La temporalidad de la magnetización es probablemente pre-plegamiento y su magnetización fue independiente en cada uno de los intervalos de tiempo estudiados (Jurásico y Cretácico), según la interpretación de los resultados de las pruebas de pliegue, de reversión y de rumbo. El rango de temperaturas de desbloqueo para el Componente C en la mayoría de sitios está entre 640°C y 680°C indicando que el mineral portador es la hematita, aunque en rocas calcareas, las temperaturas de desbloqueo fueron menores a 500°C sugiriendo que el portador esta relacionado con la familia de la magnetita o titanomagnetita. Esto nos permite interpretar que este es un componente característico primario. Estos resultados concuerdan con los componentes hallados en estudios paleomagnéticos previos en el flanco oriental de la Serranía del Perijá.

Con base en los análisis de componentes, se sugiere que las rocas del Jurásico medio al Cretácico Inferior de la SP (Fm. La Quinta y Fm. Rio Negro, respectivamente) registran eventos tectónicos que se ven reflejados en una rotación horaria de 41±13° en rocas del Jurásico y 45±13° en rocas del Cretácico. La SP habría rotado en sentido horario unos 40° como un bloque rígido, a través del cual no tuvieron mayor injerencia sistemas de fallas locales como la del Perijá, como se indicaba anteriormente en estudios previos. Sin embargo, la magnitud de rotaciones se incrementa en los sitios anexos a la Falla del Cerrejón y a la Falla de Media Luna, indicando la superposición de efectos tectónicos locales.

La similitud en el valor de la inclinación entre las direcciones del Jurásico medio y del Cretácico inferior sugiere que no existieron mayores cambios paleolatitudinales para SP durante el Jurásico y Cretácico temprano, teniendo un comportamiento similar al esperado del cratón Suramericano y demostrando que esta Serranía ha estado anexa al Cratón al menos desde el Jurásico medio. En contraste, las direcciones magnéticas aisladas en las rocas del Jurásico medio y del Cretácico inferior de la SNSM reportan un cambio paleolatitudinal significativo durante el Jurásico tardío, sugiriendo que para el Jurásico medio la SP y la SNSM no estaban localizadas en la misma paleolatitud.

Esta investigación fue financiada gracias al programa "Jóvenes Investigadores -Colciencias 2010" y el convenio firmado entre Colciencias y la Corporación Geológica Ares. Agradecemos al personal del Laboratorio de Paleomagnetismo "Daniel Valencio" de la Universidad de Buenos Aires, a Cesar Silva y James Channel por las desmagneticaciones de las muestras piloto en el Laboratorio de Paleomagnetismo de la Universidad de Florida. A la empresa Pacific Rubiales Energy por el ingreso a la zona del Fonseca. A la Empresa OGX por el financiamiento parcial de este proyecto. A las comunidadees que habitan la Serrania del Perijá, especialmente en las zonas de Codazzi, Manaure y Fonseca por su gran colaboración.

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Trabajo recibido: Octubre 22 de 2012
Trabajo aceptado: Diciembre 17 de 2012