Introducción

Los estudios geológicos de las rocas ígneas de edad Triásico-Jurásico aflorantes a lo largo de los Andes de Colombia (Figura 1), han identificado la presencia de por lo menos tres arcos magmáticos calco-alcalinos propios de ambientes de supra-subducción: (a) uno de aproximados 205-194 Ma (cuerpos ígneos del Macizo de Santander y Mocoa); (b) otro de aproximados 194174 Ma (cuerpos ígneos de la Sierra Nevada de Santa Marta, Norosí, San Martín, San Lucas, Ibagué Sur) y; (c) otro de aproximados 167-149 Ma (cuerpos ígneos de Segovia-Ibagué Norte; ^{Leal-Mejía, 2011}; ^{Van der Lelij, 2013}; ^{Spikings et al., 2015}). El emplazamiento de estos cuerpos se considera han sido controlados por fallas mayores y sistemas de sutura preexistentes, tales como las fallas de Palestina y Bucaramanga-Santa Marta-Suaza (^{Aspden et al., 1987}; ^{Cediel et al., 2003}).

Figura 1 Esquema geológico donde se resalta la distribución espacial de las rocas ígneas asociadas a los diferentes arcosmagmáticos de edad Triásico-Jurásico, reconocidos en los Andes de Colombia. El recuadro indica la ubicación del área objeto del presente estudio. Modificado de ^{Leal-Mejía (2011}). 

En el área del municipio de Pailitas (Figura 2), localizada entre las Cordilleras Oriental y Central de Colombia (inmediaciones al Macizo de Santander, al W de la falla de Bucaramanga, y la Serranía de San Lucas, al E de la falla de Palestina), afloran rocas ígneas (plutónicas, hipoabisales, volcanoclásticas y volcanosedimentarias), las cuales no han sido datadas por métodos absolutos, pero a las cuales se les asignó por extrapolación una edad Jurásico (INGEOMINASUIS, 2006a).

Figura 2 Esquema geológico y proyección de las fallas regionales del área de estudio, en el cual se señala la ubicación de los puntos de muestreo realizados en el marco del presente estudio, para análisis geocronológicos mediante U-Pb en zircones. 

El objetivo del presente estudio es contribuir al conocimiento de las edades absolutas (mediante dataciones U-Pb en zircones), principalmente de los cuerpos ígneos aflorantes en cercanías del municipio de Pailitas (representados en rocas plutónicas, hipoabisales, volcanoclásticas y volcanosedimentarias), con lo cual se aportará al entendimiento de la distribución espacial y temporal de los sistemas volcano-plutónicos asociados a los arcos magmáticos del Triásico-Jurásico previamente referidos

Antecedentes y contexto geológico

El emplazamiento de los arcos magmáticos desupra-subducción del Triásico Tardío-Jurásico en los Andes septentrionales (especialmente los Andes de Colombia), ha sido recientemente un tema de arduo debate. Por un lado, algunos autores consideran que el eje de los arcos magmáticos migró progresivamente al oeste, debido al desplazamiento en la misma dirección del eje del canal de subducción (^{Spikings et al., 2015}); mientras que otros autores indican que el eje de los arcos magmáticos presentó variaciones, es decir, avances al oeste y retrocesos al este (^{Rodríguez et al., 2018}), en respuesta a las diferencias en el ángulo de subducción de la litosfera oceánica; o como respuesta a una tectónica propia de una convergencia oblicua entre la placa oceánica y la placa continental (^{Bustamante et al., 2017}).

De los tres arcos magmáticos de edad Triásico TardíoJurásico, referidos en el apartado Introducción, se considera que el arco magmático de edad entre 194174 Ma (representado en los cuerpos ígneos de la Sierra Nevada de Santa Marta, Norosí, San Martín, San Lucas, Ibagué Sur), fue el que dejó un amplio registro tanto de rocas plutónicas, como de rocas hipoabisales, volcanoclásticas y volcanosedimentarias, lo cual permite asociar este arco con un ambiente tectónico de extensión (debido al desarrollo de un roll-back?). Este contexto tectónico ha sido considerado por diferentes autores como favorable para la formación de una zona volcano-plutónica de mayor amplitud, a diferencia de un ambiente de subducción generador de convergencia y apilamiento cortical, en donde la amplitud del arco volcano-plutónico es comparativamente más reducido (^{Bustamante et al., 2017}; ^{Byrne et al., 2018}).

La posibilidad de contar con rocas ígneas de diferentes niveles de profundidad en el área objeto del presente estudio (rocas plutónicas, subvolcánicas, volcanoclásticas y volcanosedimentarias), potencialmente relacionadas con un mismo sistema volcano-plutónico en evolución (en respuesta a una tectónica extensiva), hace de este sector de la corteza un lugar atractivo, entre otros propósitos, para el desarrollo de diferentes estudios relacionados con la evolución de los magmas.

Con el propósito de contextualizar más detalladamente el área objeto del presente estudio, a continuación se hace referencia a los rasgos geológicos locales que guardan relación directa con los objetivos de la actual investigación. En este sentido, es importante ante todo resaltar que en el sector del municipio de Pailitas afloran rocas de bajo grado de metamorfismo agrupadas dentro de la denominada Formación La Virgen (filitas pelíticas, semipelíticas, cuarzosas y localmente rocas metacarbonatadas), a las cuales se les asignó una edad relativa del Paleozoico Temprano (INGEOMINASUIS, 2006b). Sin embargo, estudios recientes aún inéditos (Ayala, A., comunicación verbal), apuntan a que estas rocas son de edad Precámbrica. En términos generales, estas rocas metamórficas de bajo grado se consideran como las rocas hospedadoras de los cuerpos ígneos plutónicos presentes en el área objeto de la presente investigación.

Las rocas ígneas plutónicas aflorantes en el área de estudio (plancha geológica No. 55), temporalmente se han relacionado con el arco magmático de Norosí, considerado de edad Jurásico (^{Leal-Mejía, 2011}). Rocas de la misma edad, de ambiente continental (tanto sedimentarias, volcanosedimentarias, volcanoclásticas, como localmente rocas hipoabisales y efusivas), han sido agrupadas dentro de la denominada Formación Noreán (^{Clavijo, 1995}) y consideradas de edad Jurásico Temprano a Medio (INGEOMINAS-UIS, 2006b); (LealMejía, 2011); (^{Correa-Martínez et al., 2019}).

En el contexto de lo anteriormente referido, y tal como ya fue señalado previamente, el objetivo del presente estudio es aportar edades absolutas tanto de los cuerpos plutónicos e hipoabisales aflorantes en el sector del municipio de Pailitas, como también determinar la máxima edad estratigráfica de las rocas volcanosedimentarias/sedimentarias continentales de la Formación Noreán, a partir de las edades U-Pb de sus circones de tríticos.

Métodos analíticos

Con el propósito de estudiar las relaciones entre las diferentes litologías presentes en el área de estudio, se realizaron trabajos de campo para fines de reconocimiento de sus variedades litológicas, relaciones entre éstas y evidentemente también para fines de muestreo. Con este mismo propósito se realizó una revisión de la información geológica de los pozos de perforación ANH-VMM-WP271, ANH-VMM-EL TRIUNFO-1X y ANH-VMM- LA PISTA-1X, suministrada por la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH).

El análisis de muestras de mano y algunas láminas delgadas estudiadas mediante microscopía óptica, se realizó utilizando una lupa binocular marca NIKON SMZ645 y un microscopio de luz transmitida marca NIKON ECLIPSE E200 50/POL con cámara y pantalla incorporada, los cuales hacen parte del laboratorio de microscopía óptica de la Escuela de Geología de la Universidad Industrial de Santander (UIS). La extracción de circones se realizó utilizando los métodos tradicionales en ZirChron LLC (Tucson, AZ), mientras que las dataciones U-Pb en circones, fueron realizadas utilizando la técnica LA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), en el laboratorio de geoquímica isotópica de la Universidad Estatal de Washington, siguiendo los procedimientos analíticos descritos por (^{Chang et al. 2006}). Los detalles del correspondiente procedimiento analítico, también se resumen en el apartado Metodología, documentado en (^{Mantilla-Figueroa et al. 2013}).

Resultados

Generalidades de las unidades litológicas aflorantes en el área de estudio

Las rocas más antiguas aflorantes en el área de estudio están representadas por las unidades litológicas denominadas Gneis de Bucaramanga y la Formación La Virgen. Estas rocas han sido consideradas en edad de finales del Neo- y Meso-Proterozóico (~1300-900 Ma; según (^{Cordani et al., 2005}); (^{Ordóñez-Carmona et al., 2006}) y del Ordovícico-Silúrico (~480-420 Ma, según (^{Clavijo et al., 2008}), respectivamente. El Gneis de Bucaramanga se compone de rocas metamórficas de alto grado (Facies Anfibolita), mayoritariamente gneises y esquistos anfibolíticos, cuarzo-feldespáticos, pelíticos y algunas cuarcitas. La Formación La Virgen se compone de rocas metamórficas de muy bajo y bajo grado (Facies Sub-esquistos Verdes/Esquistos Verdes), mayoritariamente filitas, metarenitas e intercalaciones de metaconglomerados (Clavijo et al., 2008).

Rocas más recientes (sin metamorfismo) observadas en el área de estudio, se relacionan con la denominada Formación Noreán, la cual se formó en un ambiente extensivo (hundimiento y ensanchamiento progresivo de la cuenca), cuyo máximo desarrollo tuvo lugar durante el Jurásico Temprano-Jurásico Medio (^{Clavijo, 1996}). Esta unidad aflora en gran parte de la zona estudiada y se presenta a ambos lados del Sistema de Fallas de Bucaramanga-Santa Marta (SFBSM) a manera de franjas de dirección NNW-SSE, en donde se compone principalmente de materiales propios de un volcanismo explosivo (materiales volcanoclásticos y volcanosedimentarios), los cuales junto a depósitos de flujos de lodo y fluviolacustres conforman una potente secuencia de más de 4.000 m de espesor (^{Pindell y Kennan, 2001}); (^{Acosta, 1995}); (Clavijo et al., 2008). Cuerpos ígneos plutónicos e hipoabisales cortan localmente las rocas referidas asignadas a la Formación Noreán, lo que podría indicar que estos cuerpos ígneos son ligeramente posteriores (ver Figura 3A, 3B, 3C, 3D). No obstante, puntualmente estas relaciones de corte no son claras y por el contrario podrían sugerir una coetaneidad entre las rocas ígneas (plutónicas e hipoabisales) y las rocas volcanoclásticas/volcaconosedimentarias/sedimentarias de la Formación Noreán.

Figura 3 Aspecto general de los cuerpos ígneos aflorantes en el área de estudio A. Relación de corte entre dos cuerpos ígneos de composición granítica (cuerpo plutónico VM6-1 y cuerpo hipoabisal VM6-2), con diferentes intensidades de alteración supérgena. B, C y D. Aspecto general en campo de los cuerpos ígneos graníticos aflorantes en área de estudio, en los cuales se evidencia localmente su perfil de meteorización (con desarrollo de horizontes edáficos locales, como se indica en la Figura 3C). 

Para fines de explorar la petrografía de las rocas mayoritarias que afloran en el área de estudio, se colectaron tres muestras al norte del municipio de Pailitas (departamento del Cesar; ver Figura 2; dos muestras de cuerpos ígneos félsicos VM6-1 y VM62 y una de un cuerpo volcanosedimentario). La muestra VM6-1 clasificada como un sienogranito según ^{Streckeisen (1979}) con textura fanerítica y con evidencias locales de alteraciones hidrotermales hipógenas y supérgenas; es holocristalino, con cristales mayoritariamente subhedrales, algunos de ellos de 1 a 2 mm, compuestos principalmente de feldespato potásico (38%), plagioclasa (15%) (estos dos últimos alterados a sericita), cuarzo (45%) y con minerales accesorio de biotita y opacos (Figura 4A y 4B). La muestra VM6-2 (Figura 4C y 4D) corresponde a un dique riolítico que intruye al cuerpo granítico ya referido. Esta roca presenta una textura porfiriticaafanítica, cuyos fenocristales y microfenocristales se componen principalmente por plagioclasa (20%), feldespato potásico (36%) (altamente sericitizados) y cuarzo (41%) (en menor proporción cristales de biotita y minerales secundarios de clorita y epidota). La muestra de roca volcanosedimentaria (muestra VM1) corresponde a una toba lítica (Figura 4E y 4F), con texturas microporfídica y fragmetal, compuesta principalmente por microcristales de cuarzo, feldespato potásico, plagioclasa y fragmentos líticos inmersos en una matriz microcristalina a vítrea. Los fragmentos líticos son principalmente juveniles de tobas.

Figura 4 Microfotografías de los cuerpos ígneos aflorantes en el área de estudio A. Muestra VM6-1 granito holocristalino, con cristales subhedrales de feldespato potásico (Kfs), plagioclasa (Pl) y cuarzo (Qtz), en nicoles paralelos B. Muestra VM61 en nicoles cruzados C. Muestra VM6-2 dique riolítico porfirítico, muy alterado, con fenocristales y microfenocristales de plagioclasa (Pl), feldespato potásico (Kfs) y cuarzo (Qtz), en nicoles paralelos D. Muestra VM6-2 en nicoles cruzados E. Muestra VM1 toba lítica, con texturas microporfídica y fragmetal, compuesta por microcristales principalmente de cuarzo (Qtz), feldespato potásico, plagioclasa y fragmentos líticos (Fr). F. Muestra VM1 en nicoles cruzados. Abreviatura de los minerales según ^{Whitney y Evans (2010}). 

Geocronología U-Pb

Los datos analíticos y las relaciones isotópicas U-Pb determinados en circones ígneos (Figura 5) y detríticos de las tres muestras analizadas mediante la técnica LA-ICP-MS (muestras VM1, VM6-1, VM6-2), se resumen en los Anexos 1, 2 y 3 y sus representaciones se proyectan en las Figuras 6, 7 y 8. Estas muestrasanalizadas fueron colectadas al norte del cascourbano del municipio de Pailitas (ver coordenadas delocalización de las muestras en la Tabla 1).

Figura 5 Imágenes de catodoluminiscencia (CL) de circones representativos estudiados. Círculos blancos indican lugares de ablación. A. Muestra VM6-1. B. Muestra VM6-2. 

Figura 6 Edades U-Pb obtenidas a partir del análisis de circones de la muestra VM6-1 (sienogranito), mediante la técnica LAICP-MS. A. Diagrama de distribución de las edades obtenidas (error 2 σ), en la cual se muestra la dominancia de las edades en torno a 176,7±2,2 Ma. B. Diagrama concordia U-Pb a partir de circones, donde se muestran las diferentes edades heredades y la edad de cristalización del cuerpo plutónico analizado. 

Figura 7 Edades U-Pb obtenidas a partir del análisis de circones de la muestra VM6-2 (dique riolítico), mediante la técnica LAICP-MS. A. Diagrama de distribución de las edades obtenidas (error 2 σ), en la cual se muestra la dominancia de las edades en torno a 176,0±2,1 Ma. B. Diagrama concordia U-Pb a partir de circones, donde se muestran las diferentes edades heredades y la edad de cristalización del cuerpo ígneo hipoabisal analizado. 

Figura 8 A. Distribución de los picos de edades obtenidas a partir del análisis de circones detríticos presentes en la muestra VM1. B. Diagrama de concordia U-Pb, en el cual se muestran las diferentes edades de los circones detríticos analizados. 

Tabla 1 Coordenadas y localización geográfica de las litologías colectadas para análisis mediante geocronología U-Pb en circones. 

*Coordenadas Planas con Datum Bogotá (Bogotá 1975/Colombia Bogotá zone (21897)

°Coordenadas Datum WGS84 (EPSG 4326)

En la muestra VM6-1 analizada, clasificada petrográficamente como un cuerpo ígneo sienogranito (Figura 4A y 4B), se realizaron un total de 82 análisis (Anexo 1), de las cuales se consideraron óptimas para la interpretación aquellas con discordancias inferiores al 10% (^{Spencer et al., 2016}) y relaciones Th/U propias de circones ígneos entre 0,3 y 1,7 (^{Rubatto, 2002}). La edad de concordia obtenida en esta muestra arroja un valor de 176,7±2,2 Ma (2σ) (Figura 6), la cual es interpretada como una edad de cristalización del cuerpo ígneo (edad Toarciense).

En la muestra VM6-2, correspondiente a un dique riolítico porfirítico (Figura 4C y 4D), se realizaron un total de 118 ablaciones (Anexo 2), cuyos datos fueron igualmente sometidos a los mismos tratamientos ya referidos anteriormente. La edad de cristalización obtenida para este cuerpo porfirítico, arrojó un valor de 176,0±2,1 Ma (2σ; ver Figura 7), el cual es muy cercano a la edad previamente reportada para el cuerpo plutónico antes referido (edad Toarciense).

Las edades de los circones heredados presentes en las dos muestras antes mencionadas (1730±160 Ma, 1446±37 Ma, 1353±54 Ma, 1376±28 Ma, 1007±43 Ma, 973±48 Ma y 600±61 Ma), se interpretan como edades heredadas de las rocas metamórficas precámbricas referidas en el apartado antecedentes.

En la muestra VM1, correspondiente a una toba lítica (VM1), se hicieron un total de 146 análisis en circones detríticos (Anexo 3) (Figura 8). Basados en las edades U-Pb obtenidas, es posible determinar que la máxima edad estratigráfica es de 191,2±1,8 Ma, correspondiente al Sinemuriense (Jurásico Temprano). La presencia de otros circones detríticos con picos de edades del Neo- y Meso- Proterozoico (577,7±5,5 Ma y 1564±15 Ma) (Figura 8A) indican una procedencia de rocas más antiguas, como por ejemplo las unidades Gneis de Bucaramanga y Esquistos del Silgará (^{Mantilla-Figueroa et al., 2016}).En cuanto a los picos de edades paleozoicas que oscilan entre 255,5±2,1 Ma y 459,6±4,7 Ma, se considera su relación con los eventos magmáticos ocurridos durante esta era (^{Cardona et al., 2016}).

Conclusiones

En el área del municipio de Pailitas (departamento del Cesar) afloran rocas plutónicas, subvolcánicas, volcanoclásticas y sedimentarias continentales, las cuales han sido agrupadas dentro de la Formación Noreán. La amplia variación litológica de esta unidad y su afinidad con sistemas volcano-plutónicos calcoalcalinos, permite señalar que estas rocas se formaron en un ambiente tectónico extensivo.

Las edades de cristalización de los circones ígneos de los cuerpos plutónicos (edades U-Pb en circones de 176,7±2,2 Ma), hipoabisales (edades U-Pb en circones de 176,0±2,1 Ma), y la máxima edad estratigráfica (o máxima edad de depositación) de las rocas volcanosedimentarias aflorantes en el área de estudio (circones detríticos con edades U-Pb más recientes alrededor de 190 Ma), apuntan a que esta unidad se relaciona temporalmente con el arco magmático que dio origen a los diferentes cuerpos ígneos de la Sierra Nevada de Santa Marta, Norosí, San Martín, San Lucas e Ibagué Sur, principalmente