Figura 1. Mapa geológico de la Sierra Nevada de Santa Marta (modificado de Tschanz et al. 1969, 1974)
Figure 1. Geological map of the Sierra Nevada de Santa Marta (modified of Tschanz et al. 1969, 1974)
PETROGRAPHIC, GEOCHEMICAL AND GEOCHRONOLOGICAL CONSIDERATIONS OF THE WESTERN PORTION OF SANTA MARTA BATHOLITH
PABLO MEJÍA HERRERA
Ingeniero Geólogo Minera el Roble, mejia.pablo@gmail.com
MONICA SANTA ESCOBAR
Ingeniera Geóloga, Universidad Nacional Abierta y a Distancia, masantaes@gmail.com
OSWALDO ORDÓÑEZ CARMONA
Geólogo, Profesor, Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. oswaldo.geologo@gmail.com
MARCIO PIMENTEL ]]> Geólogo, Profesor Universidad de Brasilia, marcio@unb.br
Recibido para revisar Octubre 17 de 2007, aceptado Febrero 23 de 2008, Versión final Febrero 25 de 2008
RESUMEN: En este trabajo se presentan los resultados del análisis químico de elementos mayores y trazas para muestras tomadas en la margen occidental del Batolito de Santa Marta. También se describe petrográficamente el batolito, incluyendo sus facies félsicas, máficas y diques pegmatíticos asociados. Con los resultados de estos análisis químicos, llevados a aracno-gramas y de discriminación tectonomagmática propuestos por Pearce et al. (1984) y Pearce (1996), sumado a las relaciones de campo encontradas, se propone un Arco Magmático para el ambiente de formación del batolito. Una edad U-Pb convencional de 51.57 ± 1.3 Ma confirma la presencia del magmatismo paleógeno en esta zona.
PALABRAS CLAVE: Sierra Nevada de Santa Marta, Batolito de Santa Marta, U-Pb, elementos mayores, elementos traza.
ABSTRACT: In this paper are show results of major and trace elements chemical analysis for samples taken over western border of Santa Marta Batholith. Further petrographics observations for the batolith that include their felsic and mafic facies and pegmatitics dykes. With the results of these chemical analyses, carried to spider and tectonomagmatic settings diagrams proposed by Pearce et al., (1984) and Pearce (1996), added field relations founds, it suggest a Magmatic Arc for the batholith setting formation. U-Pb convencional age of 51.57 ± 1.3 Ma confirm the presence of the Paleogene magmatism in this area.
KEYWORDS: Sierra Nevada de Santa Marta, Santa Marta Batholith, U-Pb, major elements, trace elements.
1. CONTEXTO REGIONAL
]]> El macizo montañoso de la Sierra Nevada de Santa Marta se encuentra en el extremo norte de Colombia, aproximadamente entre los 72º30’ y 74º30’ de longitud oeste y entre los 10º0’ y 11º30’ de latitud norte. Se trata de un gran bloque montañoso separado de la cadena andina por una extensa planicie aluvial y bordeado en uno de sus flancos por el mar Caribe. Sus límites se definen por la cuenca del bajo Magdalena, la cuenca del Cesar y la línea de costa del mar Caribe. Estructuralmente, se encuentra demarcado por la falla Santa Marta-Bucaramanga al occidente, la falla de Oca al norte y el lineamiento del Cesar al suroriente (Figura 1).
Figura 1. Mapa geológico de la Sierra Nevada de Santa Marta (modificado de Tschanz et al. 1969, 1974)
Figure 1. Geological map of the Sierra Nevada de Santa Marta (modified of Tschanz et al. 1969, 1974)
Varias publicaciones con descripciones de las unidades litológicas allí presentes y sus edades radiométricas han sido tomadas en este artículo como referencia (MacDonald y Hurley, 1969; Tschanz et al, 1969, 1974; MacDonald et al., 1971; Restrepo-Peace et al., 1997; Ordóñez et al., 2002, Cordani et al., 2005)
Para Tschanz et al., (1974), el arreglo geológico de la Sierra Nevada de Santa Marta y de sus zonas aledañas es el producto de la evolución geológica, desde el Pérmico hasta el Eoceno u Oligoceno, de una zona de subducción y fallamiento a lo largo de una antigua margen continental, como consecuencia de la expansión del piso oceánico y de la deriva continental durante la apertura del Caribe y luego del Atlántico sur.
La Sierra Nevada de Santa Marta puede ser dividida en dos diferentes regiones, la región noroeste y la región sureste, separadas por el lineamiento de Sevilla. Este lineamiento pudo haber sido un importante límite de placas desde el Pérmico hasta el Eoceno, a lo largo del cual se desarrolló la faja metamórfica que lleva su nombre, y que controló el emplazamiento y generación de magmas entre el Pérmico y el Jurásico (Tschanz et al., 1969). En los lados opuestos del lineamiento, las rocas del basamento varían en grado metamórfico y edad, y las rocas ígneas plutónicas varían en edad (Tschanz et al., 1974).
Estas regiones están divididas a su vez por tres provincias geotectónicas con series metamórficas distintivas (Tschanz et al., 1969). De occidente a oriente son: Santa Marta, Sevilla y Sierra Nevada. Las dos primeras están separadas estructuralmente por el sistema de fallas de Guachaca (Toussaint, 1996) y las dos últimas por el lineamiento de Sevilla (Tschanz et al., 1974).
La provincia de Sierra Nevada es la más grande y antigua y se diferencia de las otras dos por la presencia de un basamento Precámbrico (MacDonald y Hurley, 1969; Tschanz et al., 1974; Restrepo-Peace et al., 1997; Ordóñez et al., 2002; Cordani et al., 2005) representado en gneises, granulitas y anfibolitas, y los productos de eventos magmáticos durante el Mesozoico.
La provincia de Sevilla, ubicada al noroeste de la anterior provincia, es esencialmente un cinturón polimetamórfico con tendencia noreste, compuesto de gneises y esquistos, que alberga bloques alóctonos de la provincia de Sierra Nevada, e intruido por rocas plutónicas que datan del Pérmico, Mesozoico y Cenozoico (MacDonald et al., 1971; Tschanz et al., 1974).
]]> La provincia de Santa Marta corresponde a la esquina septentrional de la Sierra Nevada de Santa Marta y está comprendida por dos cinturones metamórficos con tendencia noreste de esquistos y anfibolitas separados por el Batolito de Santa Marta. Los metamórficos han registrado edades del Mesozoico mientras que los plutónicos del Cenozoico Inferior a Medio (MacDonald et al., 1971; Tschanz et al., 1974).
2. GEOLOGÍA LOCAL
El área cartografiada se encuentra ubicada en el borde occidental de la provincia de Santa Marta, estudiada en detalle por Gansser (1955), Radelli (1962), MacDonald y Hurley (1969), Tschanz et al. (1969, 1974), Doolan (1970), Doolan y MacDonald (1976), Mejía y Santa (2003). La zona comprende los poblados de Minca, El Rodadero, Gaira y Don Jaca, entre los municipios de Santa Marta y Ciénaga en el departamento del Magdalena. Las unidades litológicas de la zona corresponden a rocas metamórficas regionales dispuestas en fajas de tendencia noreste, coincidiendo con la dirección de los cinturones metamórficos de la región; el Batolito de Santa Marta, emplazado en ellas conservando la misma tendencia direccional de los cinturones metamórficos; un pequeño plutón granítico en el margen costero, y diques pegmatíticos que atraviesan tanto a las rocas metamórficas como al intrusivo batolítico.
Rocas MetamórficasLas metamorfitas se diferencian por su composición mineralógica, textura dominante y disposición estructural. Las rocas metamórficas al Este del cuerpo batolítico son predominantemente anfibolitas, mientras que las del margen Noroeste corresponden a esquistos y a anfibolitas diopsídicas.
Anfibolitas: Esta unidad aparece al sureste del batolito, como lentes alargados con tendencia noreste rodeados por la masa batolítica o bien como techos colgados en ésta. Son rocas foliadas de grano medio a fino con un marcado bandeo composicional de hornblenda-plagioclasa. Como rasgo distintivo esta roca presenta considerables contenidos de esfena orientada según la foliación. En estas rocas se conservan localmente pliegues isoclinales intrafoliales, con desarrollo de bandas leucocráticas pinchadas sobre sus planos axiales marcando una transposición en la esquistosidad por plegamiento (Figura 2a).
Figura 2. Batolito de Santa Marta y rocas asociadas: (a) Anfibolita. (b) Migmatita de inyección. (c) Batolito con xenolito de anfibolita. (d) Dique pegmatítico
Figure 2. Santa Marta Batholith and hosted rocks: (a) Amphibolite. (B) Injection Migmatite. (C) Batholith with xenolite of amphibolite. (D) Pegmatite dike
Su relación con el Batolito de Santa Marta es intrusiva, con formación de migmatitas de inyección en las zonas de contacto como producto del emplazamiento del ígneo y la asimilación parcial del cuerpo metamórfico a través de sus planos de foliación. Las migmatitas de inyección alcanzan extensiones superficiales de centenares de metros cuadrados, conservando la disposición estructural del cuerpo metamórfico (Figura 2b).
]]> Anfibolitas diopsídicas: Esta unidad aflora al noroeste de la zona de estudio, desde el borde costero en Bahía Gaira hasta los cerros El Rodadero y La Llorona, en forma de cuerpo elongado con tendencia noreste y buzamiento vertical. Son rocas foliadas de grano medio a fino con bandeamiento composicional persistente y paralelo, definido por bandas de hornblenda y plagioclasa. Pliegues intrafoliales isoclinales son reconocibles mesoscópicamente y texturas de “pinch & swell”, milimétricos a centimétricos de minerales leucocráticos, son comunes en esta unidad. La presencia de diópsido, clinozoisita y calcita la diferencian de la unidad de anfibolitas ubicadas al este del Batolito de Santa Marta. Silos graníticos que superan el metro de espesor y diques de menor tamaño cortan estas anfibolitas.Esquistos: Bajo esta unidad se agrupan series de esquistos verdes, cuarzomicáceos, grafitosos y anfibolitas. En el área de estudio se localizan en los cerros Santo Cristo y San Fernando, entre El Rodadero y Santa Marta, y en el cerro La Gloria al sur de El Rodadero. Estas series se presentan en fajas alternadas repetitivas conservando la disposición estructural vertical dominante. Los esquistos verdes y anfibolitas, que dominan la serie, se componen principalmente de actinolita/hornblenda, clorita y epidota, con bandas continuas de esfena paralelas a la foliación. Las metamorfitas pelíticas se componen principalmente de biotita-cuarzo o moscovita-cuarzo, con contenido variable de grafito. Segregaciones de cuarzo centimétricas a métricas son comunes en estas series con estructuras de “pinch & swell”. Elipsoides de dimensiones métricas de actinolita fibrosa son frecuentes en este cuerpo. Pliegues “chevron”, con planos axiales de rumbo noreste y buzamientos aproximados a los 70°, aparecen localmente en los esquistos verdes sin, al parecer, reproducirse intrafolialmente.
Rocas ÍgneasEl principal cuerpo ígneo es el Batolito de Santa Marta. Asociado a él se encuentran intrusiones graníticas que forman pequeños cuerpos satélites en el borde noroccidental de la zona de estudio, diques pegmatíticos emplazados linealmente, con una destacable persistencia en su orientación, y segregaciones hornbléndicas zonales al interior del orógeno.
Batolito de Santa Marta. Aflora en la zona de estudio como un cinturón con tendencia noreste emplazado entre las rocas metamórficas ya descritas. Se trata de un cuerpo plutónico cuarzodiorítico con variaciones transicionales a granodiorita y cuarzomonzodiorita, de grano grueso y predominantemente alotromórfico, a veces orientado localmente. El batolito intruye las rocas metamórficas de la margen oriental a través de sus planos de foliación y envolviéndolas en forma de lentes en una escala mayor, generando una zona de borde en la que alternan el cuerpo plutónico, las migmatitas de inyección y las anfibolitas. No se observaron estructuras de deformación sobre el cuerpo metamórfico como consecuencia del emplazamiento (Figura 2c).
En la región del río Toribío y la quebrada Marinca, el batolito presenta variaciones composicionales hacia el este que van desde cuarzomonzodiorita hasta diorita, con un aumento gradual de segregaciones hornbléndicas puntuales. Sin embargo, diferencias sustanciales de composición y fábrica entre el cuerpo batolítico general y la facies diorítica presente en esta área no fueron observadas. Segregaciones hornbléndicas con desarrollo pegmatítico también fueron vistas en la quebrada Don Jaca y sobre el río Gaira.
Facies granítica. Un cuerpo plutónico de composición granítica y de tamaño de grano medio a fino se presenta en la margen noroccidental costera del área de estudio, en las localidades del cerro La Gloria y puerto de Gaira. Se trata de un granito de dos micas con evidencias de una fuerte acción dinámica produciendo una textura que llega casi a protomilonítica: intensa reducción de tamaño de grano, sombras de presión de micas sobre plagioclasa y cuarzo, micas en forma de “S” y maclas de plagioclasa dobladas en forma de “U” abierta. A pesar de las texturas dinámicas observadas, la orientación preferente para los esfuerzos no pudo ser determinada.
La relación de éste cuerpo con la anfibolita diopsídica y los esquistos es intrusiva, y su emplazamiento en estos últimos provoca una fuerte deformación de tipo dúctil, además de alteración hidrotermal promoviendo la formación de esquistos talcosos, cloríticos y micáceos. También se reconocen intrusiones de este cuerpo en forma de diques de espesores centimétricos a métricos que se muestran plegados al igual que los metamórficos que los contienen.
Diques pegmatíticos. En el área de estudio, a excepción de la parte noroccidental, aparecen diques pegmatíticos que van desde unos pocos centímetros hasta dimensiones métricas de espesor. Estos cuerpos planares tienen una fuerte persistencia lineal con tendencia predominantemente noreste y buzamientos en ambos flancos de su rumbo. En la margen norocidental estas intrusiones cesan y su frecuencia disminuye de sur a norte. Composicionalmente, corresponden a granitos y,
eventualmente, algunos de ellos presentan hornblendas de grano grueso en agregado columnar en el contacto con el cuerpo batolítico en su facies diorítica. Los mejores afloramientos de estos cuerpos tabulares se encuentran en los ríos Córdoba y Toribío (Figura 2d).
]]> 3. PETROGRAFÍA
La siguiente descripción microscópica se realizó sobre seis (6) secciones delgadas elaboradas en el Laboratorio de Pulidos y Secciones Delgadas y analizadas en el Laboratorio de Petrografía del Carbón de la Facultad de Minas de la
Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. El análisis de las rocas ígneas incluye un conteo promedio de 300 puntos por sección para determinar su contenido modal y el tipo de roca según los diagramas de Streckeisen (1976). La clasificación del tipo de plagioclasa, donde pudo ser determinada, se realizó según el método de Michel-Lèvy sobre 10 cristales como mínimo en cada sección delgada. En la Tabla 1 se presentan los contenidos modales de las muestras descritas.
Tabla 1. Composición mineralógica modal de diferentes muestras del Batolito de Santa Marta
Table 1. Modal mineralogical composition of different samples of the Santa Marta Batholith
Batolito de Santa Marta
Roca fanerítica, inequigranular, alotromórfica, con tamaños de grano grueso a medio.
Plagioclasa: generalmente es la especie mineralógica con mayores tamaños. Se muestra anhédrica a subhédrica con hábito tabular, pero puede presentarse poiquilítica en hornblenda o biotita. Exhibe maclas tipo Albita, Carlsbad y Periclina, muchas veces con evidencias de deformación y en cuña. En algunas secciones la plagioclasa maclada se muestra cumulática. Eventualmente, los cristales presentan una insinuada zonación. La extinción ondulatoria es común y por lo general siempre está en cristales no maclados. El tipo de plagioclasa varía entre An32 y An34.
Cuarzo: sus tamaños varían de medio a fino. Se presenta completamente anhédrico con bordes irregulares suturados en contacto con plagioclasa y otros cuarzos, también puede presentarse poligonizado y fracturado. Exhibe una fuerte extinción ondulatoria. Ocasionalmente, poiquilítico respecto a la plagioclasa y hornblenda. Inclusiones de circones grandes son comunes.
]]> Feldespato potásico: se presenta anhédrico con contactos suturados con las otras especies y raramente en cristales aislados. Exhibe textura pertítica. En algunas secciones el feldespato muestra extinción ondulatoria mientras que en otras es apenas notable.Hornblenda: de tamaño grueso y completamente anhédrica, muchas veces con textura esquelética cuando altera a biotita, también puede encontrarse poiquilítica respecto a la plagioclasa. Exhibe un clivaje distintivo. Muchas veces con maclado y ésta, ocasionalmente, polisintética. Bordes irregulares rodeados por epidota, biotita y clorita todos como alteración. Puede presentar tanto extinción ondulatoria como homogénea.
Biotita: el desarrollo cristalino varía de anhédrico a subhédrico, con hábito tabular o arracimada. Puede mostrar extinción completa u ondulatoria dependiendo de la muestra. La biotita como alteración de la hornblenda se reconoce por tener extinción incompleta. Es común encontrarla acompañada de esfena. Es el mineral que mejor muestra los efectos dinámicos sobre la roca, evidenciado por texturas de cizalla en forma de “S”, foliación doblada y fuertemente fracturada. Su principal alteración es clorita.
Esfena: generalmente anhédrica y esquelética en tamaños diminutos, también arracimada. Se muestra asociada a los opacos y bordeando a la biotita.
Minerales de alteración: la epidota se presenta como mineral de alteración en plagioclasa o en los bordes de las hornblendas, y generalmente se presenta asociada a la clorita y clinozoisita también de alteración. Las principales zonas de alteración que contienen epidota se encuentran en zonas deformadas de la muestra.
Minerales accesorios: aparece rutilo acicular apostado sobre el cuarzo, de tamaño diminuto. El apatito se presenta euhédrico en cristales columnares de tamaño fino.
Hornblendita con plagioclasa
Esta descripción corresponde a las segregaciones hornbléndicas que acompañan al Batolito de
Santa Marta, las cuales pueden alcanzar extensiones de varios metros cuadrados.
Es una roca fanerítica, hipidiomórfica e inequigranular. Los granos son predominantemente gruesos, también los hay finos y medios.
]]> Hornblenda: subhédrica a anhédrica, predominantemente de tamaño grueso. Después de la biotita es la especie mineralógica de mayor tamaño. El contacto con otros minerales es irregular, pero también se destacan algunos poligonales con bordes muy finos. Son comunes los cristales esqueléticos. A veces intercumulática respecto a la biotita. Son comunes las maclas bien definidas.Biotita: euhédrica a subhédrica con formas tabulares. Sus cristales alcanzan los mayores tamaños. Se presenta cumulática o también como reemplazamiento de la hornblenda. Evidencia deformación y presenta extinción ondulatoria.
Plagioclasa: completamente anhédrica y sólo presenta macla de Albita. Muestra extinción ondulatoria. Su intensa alteración a saussurita no permitió la determinación del tipo de plagioclasa, pero quizás esta alteración indique su afinidad al rango cálcico.
Cuarzo: anhédrico en tamaño medio y en pocas cantidades. Presenta extinción homogénea.
Minerales de alteración: la biotita puede aparecer como alteración de la hornblenda y a su vez ésta se encuentra parcialmente cloritizada. La calcita siempre aparece como alteración de la plagioclasa en donde se reconocen maclas para los ejemplares grandes. En general subhédrica a anhédrica en tamaños medios a finos. Una considerable cantidad de epidota aparece como alteración de la plagioclasa y muy asociada a la calcita.
Minerales accesorios: la esfena se presenta subhédrica en tamaños gruesos y anhédrica en medios y finos. Se aloja en los intersticios de la hornblenda o también poiquilítica en ella. Presencia de finos cristales de rutilo dispersos en la muestra.
Granito
Roca fanerítica, alotromórfica, hiatal. Predominan los granos de tamaño grueso pero en los bordes de estos siempre hay cristales de menor tamaño.
Plagioclasa: anhédrica de tamaño grueso a fino. Por lo general maclado según Albita y Carlsbad, en cuña o dobladas llegando incluso a formas de “U” abierta. Exhibe planos de arrastre. Eventualmente zonada. Algunas desarrollan sombras de presión de biotita y clorita.
Cuarzo: completamente anhédrico de tamaño grueso a fino. Exhibe contactos suturados y extinción fuertemente ondulatoria. Presenta poligonización y textura mortero evidenciado una fuerte acción dinámica. También aparece poiquiloblástico respecto a la plagioclasa.
]]> Feldespato potásico: anhédrico, con bordes irregulares y tamaño de grano medio. Se diferencia de la plagioclasa por no mostrar maclas y presentar una leve textura pertítica, pero en general es difícil separarlas. Exhibe fuerte extinción ondulatoria. El contacto con plagioclasa y cuarzo es suturado.Biotita: completamente anhédrica, siempre intersticial bordeando cristales de plagioclasa y cuarzo o llenando cavidades. Registra los efectos dinámicos de la roca evidenciados por texturas de cizalla en forma de “S” y extinción fuertemente ondulatoria. Algunas pequeñas biotitas euhédricas, de forma tabular, aparecen poiquilíticas respecto a la plagioclasa.
Moscovita: anhédrica, intersticial y rodeando minerales. Evidencia formas dinámicas: extinción fuertemente ondulatoria, plegada en forma de “S” y como bordes de presión de la plagioclasa. Excepcionalmente hay moscovitas tabulares con doblamientos muy fuertes. También se encuentra poiquilítica respecto al feldespato potásico.
Minerales de alteración: la epidota y la clorita son minerales de alteración de la plagioclasa, la primera es de tamaño fino y se encuentra también acompañando a la biotita.
Minerales accesorios: apatito en diminutos cristales euhédricos y rutilo acicular fino.
Pegmatita
Roca pegmatítica alotromórfica.
Microclina: grandes cristales anhédricos con textura pertítica y una distintiva macla de su tipo. Son los minerales de mayor tamaño en la sección y exhiben una fuerte extinción ondulatoria. Presenta inclusiones de moscovita orientada en dos direcciones oblicuas a la orientación de la textura pertítica. Eventualmente se presenta micrográfica con clorita.
Cuarzo: anhédricos como granos fragmentados con contactos suturados o penetrativos. Los cristales de mayor tamaño muestran extinción ondulatoria intensa y eventualmente con textura mirmequítica. Puede contener moscovita vermicular.
Plagioclasa: es la especie con los tamaños más pequeños, con formas subhédrica a anhédrica. Los cristales presentan extinción ondulatoria. Algunos exhiben macla tipo Albita que también se reconoce en las bandas gruesas de la plagioclasa en exsolución dentro de la microclina.
]]> Biotita: se encuentra arracimada localmente, también tabular en grandes dimensiones y alterada a epidota y clorita.
4. GEOQUÍMICA
Para el análisis geoquímico se seleccionaron tres muestras del batolito en sus facies granodiorítica, diorítica y granítica, así como también una pegmatita y dos anfibolitas pertenecientes a la roca encajante del orógeno. El análisis de las muestras se realizó en el laboratorio NEGLABISE de la Universidad Federal de Pernambuco (Brasil), por el método Espectrómetro de Fluorescencia de Rayos X con tubo de Rh. En las Tablas 2 y 3 se presentan los valores obtenidos. Dada la baja cantidad de muestras analizadas, como también el bajo número de elementos traza obtenidos, los resultados aquí mostrados deben ser considerados como indicativos más no concluyentes.
Tabla 2. Química de elementos mayores del Batolito de Santa Marta y anfibolitas encajantes
Table 2. Chemical of major elements of the Santa Marta Batholith and hosted amphibolites
Tabla 3. Contenido de elementos traza del Batolito de Santa Marta y anfibolitas encajantes
Table 3. Contents of trace elements of the Santa Marta Batholith and hosted amphibolites
El contenido de elementos traza está dado en ppm. Los valores <10 son tomados como equivalentes a 5 de aquí en adelante para efectos de cálculo.
Índices de Elementos Mayores
Las muestras SM18B y SM23 referentes a diorita y granodiorita respectivamente, registran un Índice de Saturación de Aluminio (ISA = Al2O3/[CaO + Na2O + K2O] molar) inferior a 1.0 indicando un carácter composicional metaluminoso. Por el contrario, las muestras SM1B y SM39A correspondientes a la pegmatita y al granito presentan valores en el campo peraluminoso, levemente por encima del límite con el campo metaluminoso (Figura 3).
Figura 3. Campos establecidos según el Índice de Saturación de Aluminio. Los valores corresponden a cantidades molares
Figure 3. Fields established according to the Saturation Index Aluminum. The values are for amounts molars
Para el Índice de Alcalinidad (IA = [SiO2 %] cuando [CaO = Na2O + K2O] % en peso) de las mismas muestras, se obtuvo un valor de 63 perteneciente al rango cálcico (Figura 4).
Figura 4. Índice de Alcalinidad (IA). El IA se determina por la cantidad de SiO2 cuando CaO es igual a Na2O+K2O. Los valores están en porcentajes en peso ]]>
Figure 4. Alkalinity Index (AI). The AI is determined by the amount of SiO2 when CaO equals Na2O + K2O. The values correspond to percentages by weight
Elementos Trazas
Los valores de elementos trazas fueron comparados con valores reportados por Pearce et al. (1984) para diversos granitoides de ambientes tectónicos típicos: Granitoides de Arco Volcánico (GAV), Granitoides sin-Colisiónales (Gs-Col), Granitoides pos-Colisionales (Gp-Col), y Granitoides Intra-Placa (GIP). Los patrones geoquímicos (Figura 5 a, b, c, d, e) fueron normalizados según valores de un Granitoide de Ridge Oceánico (GRO) hipotético (Pearce, 1984). Cabe anotar que los patrones originales abarcan la secuencia completa de elementos K2O, Rb, Ba, Th, Ta, Nb, Ce, Hf, Zr, Sm, Y e Yb; pero aquí se presentan para los valores de los elementos establecidos en la Tabla 3, más el K2O de cada muestra analizada.
Figura 5. Patrones normalizados relativo a Granito de Ridge Oceánico [GRO], comparados con patrones de granitoides normalizados (en gris) de ambientes tectónicos establecidos por Pearce et al., (1984). (a) Granitoides de Arco Volcánico (GAV). (b) Granitoides pos-Colisiónales (Gp-Col). (c) Granitoides sin- Colisiónales (Gs-Col). (d) Granitoides Intra-Placa (GIP). (e) Granitoides Intra-Placa [con corteza continental atenuada]. (f) Ambiente tectónico en diagrama Rb-(Y+Nb)
Figure 5. Patterns normalized on Granite Ridge of Ocean [GRO] compared to normalized patterns of granitoids (gray) of tectonic settings established by Pearce et al., (1984). (a) Volcanic Arc granitoids (GAV). (b) Post-Collisional Granitoids (Gp-Col). (c) Syn-Colission Granitoids (Gs-Col). (d) Intra-plate Granitoids (IPM). (e) Intra-plate Granitoids [with attenuated continental crust]. (f) Tectonic setting in Rb-(Y + Nb) diagram
Diagrama Rb-(Y + Nb)
Los valores de Rb, Y y Nb fueron introducidos en un diagrama de discriminación (Figura 5f) según Pearce et al. (1984) y Pearce (1996), para la determinación del ambiente tectónico. Los valores de estos elementos ubican al batolito, al cuerpo satélite granítico y a la pegmatita en el campo de Granitoides de Arco Volcánico.
5. GEOCRONOLOGÍA Y GEOQUÍMICA ISOTÓPICA
]]> Los datos isotópicos Sm-Nd (Tabla 4) presentan valores que son concordantes con el tipo de roca que se estudia e indican preliminarmente que el magmatismo que origino los materiales ígneos que conforman el batolito son el producto de la mezcla de fuentes manto derivadas (εNd(60 Ma) de 0.62 y 0.67) con fuentes corticales (εNd(60 Ma) de –1.88 y –2.65), característica que es común en batolitos cordilleranos y que ha sido reportada para otros cuerpos ígneos en los Andes colombianos (Ordóñez 2001).Tabla 4. Datos Sm-Nd del Batolito de Santa Marta. Incertidumbres 1s en la razón isotópica 143Nd/144Nd < 0.005%, 147Sm/144Nd < 0.1% y 87Sr/86Sr < 0.01%. El valor eNd(T) fue calculado para una edad de 60 Ma
Table 4. Sm-Nd values of the Santa Marta Batholith. 1s uncertainties for the isotopic ratio 143Nd/144Nd < 0.005%, 147Sm/144Nd < 0.1% y 87Sr/86Sr < 0.01%. The eNd(T) was calculated for an age of 60 Ma
Esta característica isotópica bien puede ser el resultado de la mezcla del magma original con las rocas metamórficas que sirven de encajante al batolito, o ser indicativo de la presencia de dos magmas isotópicamente diferentes, que se mezclaron en algún momento de la historia magmática de esta intrusión, los cuales hoy en día, son cartografiados como una solo unidad. Resolver estas hipótesis requiere de un trabajo orientado a ello, pero de todas formas la heterogeneidad isotópica no puede ser ignorada y más cuando los afloramientos nos informan de la heterogeneidad y complejidad magmática de esta intrusión (Figura 6).
Figura 6. Rocas híbridas que muestran la complejidad magmática del Batolito de Santa Marta. Km 9, vía Santa Marta-Riohacha
Figure 6. Hybrid rocks that show the magmatic complexity of the Santa MartaBatholith. Santa Marta-Riohacha road, Km 9
Tschanz et al. (1974) reportan dos edades K-Ar para una cuarzodiorita del batolito de Santa Marta, las cuales arrojaron edades de 44.1 ± 1.6 Ma (biotita) y de 48.8 ± 1.7 (hornblenda). Esta muestra fue colectada en 11º 17´ Norte y 73º 56´30¨ oeste.
Para este trabajo y sobre la vía que comunica a Santa Marta con Riohacha, en la entrada al Parque Tayrona (km 30.5), se colectó una muestra de cuarzodiorita ( 10 kg aproximadamente) en las coordenadas: 11º 16´
]]> 55¨ de latitud Norte y 73º 55´ 13.6¨ de longitud oeste. De esta muestra se obtuvo un concentrado, a partir del cual, se separaron los cristales de circón con técnicas convencionales de gravedad (DENSITESTÒ) y magnética (separador isodinámico FRANTZ).La purificación final se hizo en el microscopio binocular seleccionando circones de la fracción no magnética y tomando aquellos libres de inclusiones y fracturas.
Los circones fueron disueltos en HF y HNO3 (HF:HNO3 = 4:1) y posterior al tratamiento químico las muestras se analizaron en el espectrómetro de masa multicolector Finnigan MAT-262 de la Universidad de Brasilia (Brasil) cuyos resultados se muestran en la tabla 5. Con estos datos se obtuvo una edad U-Pb convencional de 51.57 ± 1.3 Ma y MSWD = 4.8 (Figura 7). Esta edad, es un poco más antigua que la obtenida por el método K-Ar y representa la edad de cristalización del Batolito de Santa Marta.
Figura 7. Diagrama de la concordia U-Pb para el Batolito de Santa Marta
Figure 7. U-Pb concordia diagram for the Santa Marta Batholith
Tabla 5. Datos U-Pb obtenidos para tres fracciones de circones del batolito de Santa Marta
Table 5. U-Pb dates obtained by three zircon fractions of the Santa Marta Batholith
6. DISCUSIÓN ]]> A pesar de que la facies granítica (sm39A) se diferencia de la masa batolítica por la forma en que intruye las rocas metamórficas, su mineralogía, fábrica, y su Índice de Saturación de Aluminio (ISA >1), es evidente la relación geoquímica existente entre esta entidad y el cuerpo batolítico dados los patrones de elementos trazas mostrados en la Figura 5. La existencia de este componente peraluminoso derivado del magma principal que formó el cuerpo batolítico, podría ser resultado de la cristalización fraccionada del magma dominantemente metaluminoso, o quizás producto de la asimilación de material de afinidad cortical durante el ascenso del fluido magmático al nivel de emplazamiento. De igual forma, los diques pegmatíticos también podrían estar vinculados al magma formador del batolito quizás como una fase final de cristalización levemente enriquecida en álcalis y fluidos acuosos. Sin embargo, no puede descartarse que existan varios pulsos magmáticos o bien mezcla de magmas, unidades que aparecen hoy formando el batolito como una sola entidad.
Para el caso de las cuatro muestras analizadas [SM1B, SM18B, SM23 y SM39A] los patrones que mejor se ajustan según el ambiente tectónico de formación corresponden al de Granitoides de Arco Volcánico (GAV) y a los Granitoides Colisionales (Gp-Col y Gs-Col) (Figura 5 a, b, c). Sin embargo, en el diagrama Rb-[Y+Nb] (Figura 5f) se observa su afinidad al campo de Arco Volcánico, definido principalmente por una baja cantidad de los elementos Y y Nb (pertenecientes al conjunto de iones HFS) que señalan una fuente mantélica empobrecida. Si bien es común que los cuerpos ígneos que pertenecen a este ambiente tectónico tienden a ser de carácter calco-alcalino (56 < IA < 61), el resultado aquí obtenido (IA = 63) podría ser consecuencia de la asimilación de las anfibolitas pertenecientes a la roca encajante, las cuales presentan cantidades levemente superiores en CaO y levemente inferiores en K2O y Na2O que las muestras ígneas (ver Tabla 2), lo que modificaría la composición global del magma formador haciendo que éste se desplazase al rango cálcico del índice.
La ausencia de deformación en las rocas del cinturón metamórfico asociada al batolito, sugiere que el emplazamiento de éste fue de tipo pasivo, quizás aprovechando fallas profundas que siguen una tendencia noreste similar a la falla de Sevilla (Mejía y Santa, 2003).
La formación de las migmatitas de inyección y el tipo de rocas metamórficas circundantes al cuerpo reflejan condiciones mesozonales para la intrusión del cuerpo ígneo. En contraste, la facies granítica sí exhibe deformación tanto en la roca encajante como en ella misma, además de los efectos metasomáticos en las rocas metamórficas que circundan esta entidad, lo cual indicaría una posición hacia un nivel estructural superior respecto del batolito.
Varios modelos evolutivos de la región del caribe hacen referencia a una convergencia de placas correspondiente al desplazamiento de la paleo-Placa Caribe hacia el flanco norte de la Placa Sudamericana para el Paleoceno tardío-Eoceno temprano (Pindell et al., 1988; Meschede y Frisch, 1988; Ross y Scotese, 1988; Giunta et al., 2002), tiempo del cual se tienen edades radiométricas para el batolito de Santa Marta (edad U-Pb convencional de 51.57 ± 1.3 Ma) y los cuerpos ígneos asociados a éste (Tschanz et al, 1974). Siguiendo estas ideas, es factible que el Batolito de Santa Marta esté indicando la existencia de un arco magmático dentro de esta margen convergente, consecuencia de la fusión de manto en un zona de subducción allí presente.
7. AGRADECIMIENTOS
El presente trabajo hace parte de dos proyectos de investigación (1) “Metamorfismo y magmatismo en el sector norte de la Cordillera Central” y (2) ¨Metalogenia y Evolución Tectono–Magmática del sector nororiental de la Cordillera Central y la parte sur de la Serranía de San Lucas en los departamentos de Antioquia y Bolívar¨, financiados por el DIME y DINAIN de la Universidad Nacional de Colombia. Se agradece especialmente a las Universidades brasileñas de Pernambuco y Brasilia por la colaboración en la realización de los análisis.
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