Acta geológica lilloana 29 (2): 67–105, 7 de diciembre de 2017

Áreas de proveniencia de meta-sedimentos e

interpretación geoquímica de ambientes tectónicos de

deposición de la Formación Puncoviscana: Cordillera

Oriental y Sierras Pampeanas, Argentina

Resumen — La Formación Puncoviscana s.l. constituye una importante secuencia litoes-

tratigráfica constituida dominantemente por psamitas y pelitas, con intercalaciones subordina-

das de conglomerados, carbonatos y vulcanitas, depositadas en una cuenca somera, entre el

Neo-Proterozoico y el Terreneuviano sobre el borde occidental de Gondwana, el cual se habría

comportado, para algunos autores, como cuenca de antepaís y para otros, como borde con-

tinental pasivo, tesituras que nosotros combinamos, como secuencias de un mismo proceso

evolutivo. En la Formación Puncoviscana s.l. se encuentran ichnofósiles agrupados en dos

asociaciones con diferentes distribuciones: una zona con la asociación de Nereites saltensis,

que correspondería a los niveles más altos del Ediacarano y otra con la asociación de Oldhamia

radiata, que se ubicaría en niveles del Terreneuviano. Por otra parte los circones detríticos,

dan una amplia gama de edades, que indican proveniencias desde terrenos Paleo-Protero-

zoicos, Meso-Proterozoicos y Neo-Proterozoicos a los que se suman los del Terreneuviano.

Estos valores radiométricos corresponden a las diferentes áreas cratónicas reconocidas en el

continente Sudamericano, con edades desde 2300 a 950 Ma. Aunque también se detectan

edades entre 850 y 580 Ma, que indicarían actividad ígnea entre el final del Ciclo Sunsás y

el comienzo del Ciclo Pampeano, que denominamos Ciclo Ancajano. Las secuencias clásticas

de la Formación Puncoviscana, cuya base se inicia con el Ciclo Ancajano, constituye una

secuencia continua formada desde meta-sedimentos a sucesiones metamórficas en Facies

Esquistos Verdes a Anfibolitas, desarrolladas durante el Ciclo Pampeano y cuya culminación

corresponde a la orogenia Tilcárica acaecida a los 520 Ma, evidenciada por la discordancia

que la separa del Grupo Mesón. El desarrollo de la cuenca en un ambiente marginal distensivo

entre los 580 y 540 Ma, dio lugar al desarrollo del magmatismo ultrabásico, a básico alcalino

y a toleítico; mientras que la culminación de la secuencia sedimentaria, ya en un ambiente

compresivo, entre los 540 y 520 Ma, genera el importante magmatismo calco-alcalino y

meta- a per-aluminoso en la Cordillera Oriental y en las Sierras Pampeanas de Catamarca,

Santiago del Estero y Córdoba. Los análisis geoquímicos realizados en los afloramientos repre-

sentativos de los diferentes niveles de metamorfismo, permitió utilizar diagramas de elementos

mayores, menores y trazas, para caracterizar ambientes de deposición de los sedimentos,

que en general corresponden a «Margen Continental Activo» y «Arcos de Islas Oceánicas y

Continentales». Por otra parte pudo establecerse que los detritos sedimentarios aportados

a la cuenca de Puncoviscana, corresponde esencialmente a sedimentos cuarzosos y a rocas

ígneas félsicas, que son típicas de Corteza Continental Superior (UCC), siendo los procesos

sedimentarios muy similares en la totalidad de las rocas estudiadas, como lo demuestra la

composición geoquímica global y el comportamiento de las tierras raras.

Palabras clave: Formación Puncoviscana, Ambiente tectónico, Proveniencia Corteza Con-

tinental Superior, Discriminación geoquímica.

Recibido: 10/05/17 – Aceptado: 04/12/17

Alejandro J. Toselli

, Florencio G. AceñolAzA

, Hubert Miller

, Juana N. rossi

Instituto Superior de Correlación Geológica (INSUGEO). Miguel Lillo 205, (4000) Tucumán, Argenti-

na. ajtoselli@yahoo.com.ar; facenolaza@gmail.com; juanitarossi@gmail.com.

Department für Geo-Unweltwissenschaften. München. Luisenstr. 37, 80333. Manchen. Germany.

hubert.miller@iaag.uni-muenchen.de.

Provenance of the Puncoviscana Formation meta-sediments and

geochemical interpretation of its tectonic-setting in Cordillera

Oriental and Sierras Pampeanas, Argentina

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

Abstract — “Provenance of the Puncoviscana Formation meta-sediments and geochemical

interpretation of its tectonic-setting in Cordillera Oriental and Sierras Pampeanas, Argentina”.

The Puncoviscana Formation sl. is an important lithostratigraphic sequence consisted of domi-

nantly psammites and mudstones, interbedded with subordinate conglomerate, carbonates and

volcanics deposited in a shallow basin between the Neo-Proterozoic and Terreneuvian on the

western edge of Gondwana, which for some authors would have behaved as foreland basin

and for others as a passive continental margin, a thesis we interpret like sequences of one

same evolutionary process. In Puncoviscana formation sl. ichnofóssils are grouped into two

associations with different distributions: an area with Nereites saltensis, which correspond

to the highest levels of the Ediacaran and another one with Oldhamia radiata, which would

fit on Terreneuvian levels. On another side, detrital zircons giving a wide range of ages, indi-

cate provenances from Paleo-Proterozoic, Meso-Proterozoic and Neo-Proterozoic terranes to

which are summoned those of Terreneuvian. The available radiometric values correspond to

different cratonic areas recognized in the South American continent from 2,300 to 950 Ma.

There are also detected zircon ages between 850 and 600 Ma, which indicate igneous activ-

ity between the end of the Sunsas and the beginning of the Pampean cycle. We propose the

name of Ancajano Complex for this interval. Clastic sequences of the Puncoviscana formation,

begin over the Ancajan Complex and comforms a continuous sequence from meta-sediments

to Greenschists and Amphibolites metamorphic facies developed within the Pampean cycle and

it ends with the Tilcaric orogeny occurred at 520 Ma, evidenced by the unconformity that

separates the Puncoviscana Formation from Meson Group. The development of an extensional

marginal basin between 580 and 540 Ma, led to the extrusion of basic alkaline, ultrabasic

to a tholeiitic magmatism; whereas the culmination of the sedimentary sequence, and in a

subduction environment, between 540 and 520 Ma, it generates significant calc-alkaline and

a per-aluminous magmatism in the Eastern Cordillera and Precordillera of Catamarca, San-

tiago del Estero and Córdoba provinces. Geochemical analyzes on representative outcrops of

different metamorphic levels, allowed us to use major, minor and trace element diagrams to

characterize environments of deposition of sediments, which generally correspond to “Active

Continental Margin” and “Oceanic and Continental Arc Islands”. In addition, it could be shown

that sedimentary debris which contributed to the Puncoviscana basin, essentially correspond

to siliceous sediments and igneous felsic, which are typical of Upper Continental Crust (UCC),

being very similar sedimentary processes in all the studied samples, as evidenced by the

overall chemical composition and behavior of the Rare Earth Elements.

Keywords: Puncoviscana formation, Tectonic setting, Upper Continental Crust source,

Geochemical discrimination.

INTRODUCCIÓN

Desde el sur de Bolivia y continuando en

el noroeste de Argentina, hasta Córdoba y

San Luis, se desarrollaron una serie de cuen-

cas de carácter intra- a pericratónicas en el

borde de Gondwana occidental, con desa-

rrollo de depósitos clásticos heterogéneos

de importante significación regional, entre

el Ediacarano y el Terreneuviano, conocida

como cuenca de Puncoviscana. Estas estu-

vieron controladas por los núcleos cratóni-

cos denominados «Amazónico Occidental o

Guaporé», «Mara», «Río Apa – Río de La Pla-

ta», «Arequipa – Antofalla» y «Margen acti-

vo Meso-Proterozoico superior», con edades

superiores a los 2 Ga.

Básicamente, las rocas que afloran en te-

rritorio argentino, se asignan a la Formación

Puncoviscana s.l. que tiene varias unidades

equivalentes con afloramientos en el borde

andino desde el sur de Bolivia (Formación

San Cristóbal), en localidades de Sierras

Pampeanas (formaciones Suncho, Negro

Peinado, San Luis, etc.) hasta el norte de la

Patagonia (Formación Jagüelito) sensu Ace-

ñolaza y Aceñolaza (2005).

Por otra parte el desarrollo de esta cuenca

o sub-cuencas, han tenido distintas interpre-

taciones geotectónicas, ya sea como formada

en un margen pasivo relacionada a extensión

por rift (Aceñolaza y Miller, 1982; Ježek et

al., 1985; Willner et al., 1983; Do Campo y

Riveiro Guevara, 2005); o la propuesta dada

por Kraemer et al. (1995), Keppie y Bahl-

burg (1998) y Zimmermann (2005), que

sostienen que el desarrollo de la cuenca de

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antepaís se produjo por deformación corti-

cal debido a la carga sedimentaria, al oeste

del orógeno Pampeano. Ambas hipótesis han

sido presentadas y discutidas en numerosos

trabajos, utilizando distintos tipos de argu-

mentos.

Nosotros sostenemos que la secuencia

sedimentaria se ha iniciado en una cuenca

distensiva desarrollada con dirección NNE-

SSO, siguiendo una de las ramas de la es-

tructura aulacogénica (Aceñolaza y Durand,

1986), que evoluciona desde el «Triple Pun-

to Boliviano», en el este de Bolivia, que ya

fue enunciada por Kroner (1981) y poste-

riormente desarrollada por Litherland et al.

(1986) y Suarez Soruco (1989, 2000). Este

Punto Triple habría sido el responsable de la

ruptura de los núcleos antiguos de Guaporé,

Arequipa-Antofalla y Río de La Plata, que

controló el desarrollo de las cuencas que se

desarrollaron en la región entre el Neo-Pro-

terozoico y el Paleozoico inferior, que se ex-

tiende desde Bolivia hasta la región central

de Argentina. Los trabajos de Tosdal (1996)

y Lucassen et al. (2000) basados en datos

geológicos, geocronológicos y geoquímicos

establecieron la estrecha afinidad existente

entre Arequipa-Antofalla y el Cratón Amazó-

nico Occidental.

De dichos antecedentes y siguiendo a Li-

therland et al. (1986) consideramos la asig-

nación del Ciclo San Ignacio-Sunsás como la

referencia estratigráfica y cronológica más

adecuada para constituir el basamento con

edades del orden de 1400 a 950 Ma. Esta

cuenca, que corresponde al orógeno Pam-

peano, está limitada al oeste, por el terreno

de Arequipa-Antofalla y al este por los cra-

tones de Guaporé y Rio de la Plata.

En la región norte de la Cuenca predo-

minan las rocas sedimentarias que han su-

frido procesos diagenéticos a bajo grado de

metamorfismo, mientras que hacia el sur

predominan áreas con rocas metamórficas

de mediano grado. Algunos autores como

Willner (1990) y Willner y Miller (1986)

argumentan sobre la base de evidencias

geoquímicas que las rocas más deformadas

y con mayor metamorfismo, representarían

niveles corticales más profundos y por ende

más antiguos, de las sucesiones supra-corti-

cales. Por otra parte Mon y Hongn (1991),

interpretan las diferentes sucesiones meta-

mórficas, como relacionadas a diferentes

eventos tectono-metamórficos.

Debido a las diferentes interpretaciones

ambientales sostenidas hemos seleccionado

afloramientos representativos para los estu-

dios geoquímicos de las rocas silico-clásticas,

de las secuencias de la Quebrada de Huma-

huaca y sierras del Campo, Guasayán y San

Javier, junto a localidades de bajo a media-

no grado de metamorfismo de las sierras de

Ancasti, Quilmes, Cumbres Calchaquíes, La

Cébila y Famatina, con miras a relacionar

los resultados con los obtenidos por otros

autores que ya realizaron estudios similares

en diferentes localidades Sierras Pampea-

nas, Sierras de Famatina, Cordillera Orien-

tal y Puna, como von Gosen (2009, 2014),

Zimmermann (2005) y en la sierra de Los

Llanos (Verdecchia et al. 2014). Los análisis

los hemos integrado con las bases de datos

publicados por (Willner et al., 1983; Lottner,

1986; Rossi et al., 1997; von Gosen, 2009),

que permiten caracterizar los ambientes en

los que se produjo la deposición. Con esto

pretendemos vincular los eventos tectóni-

cos del Neo-Proterozoico-Cámbrico inferior

en territorio argentino e identificar la base

de la Formación Puncoviscana y las áreas

de proveniencia del material sedimentario,

para interpretar la evolución del margen

del Gondwana occidental. Los resultados

obtenidos serían complementarios, con las

conclusiones obtenidas por los autores men-

cionados.

ANTECEDENTES

Los depósitos más antiguos reconocidos

en el continente sudamericano y sus eventos

magmáticos-metamórficos asociados, esta-

rían relacionados con cuencas pericratónicas

que corresponden a varios ciclos orogénicos

cuya mayor expresión geológica se desarro-

lla en el borde amazónico boliviano-brasile-

ño. Allí se reconoció la existencia de varios

eventos que, según Litherland et al. (1986),

se caracterizan bajo las denominaciones de

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

Ciclo San Ignacio (1400-1280 Ma), Ciclo

Sunsás (1280-950 Ma) y Ciclo Brasiliano

(950-500 Ma) sensu Almeida et al. (1981).

Con algunas diferencias autores brasileños

como Colombo et al. (1999), a estos ciclos se

los reconoce como Provincias Geocronológi-

cas y que si bien se fundamentan en datacio-

nes de rocas, las mismas presentan algunas

variaciones en sus valores y se las denomina:

Río Negro-Jurena (1800-1550 Ma); Cinturón

Rondoniana-San Ignacio (1560-1300 Ma);

Bloque Paraguá (>1700 Ma); Ventuarí-Ta-

pajós (1950 – 1800 Ma); Escudo Amazóni-

co (>2300 Ma); Cratón del Río de la Plata

(2200 Ma) y Arequipa-Antofalla (1100 Ma)

(Fig. 1), o sea valores correspondientes al

Paleo-Proterozoico, Meso-Proterozoico y

Neo-Proterozoico.

Dataciones radimétricas realizadas sobre

el llamado Cratón de Arequipa-Antofalla

(«Terrane») permiten identificar rocas con

valores correlacionables al cratón Amazónico

del área boliviano-brasileño, lo mismo ocu-

rre con los estudios de afinidad geoquímica

con el Cratón Amazónico occidental (Tosdal,

1995; Lucassen et al., 2000).

También en el borde occidental del Cra-

tón del Río de la Plata, se reconocen rocas

cronológicamente vinculadas con las del

borde occidental amazónico (Gaucher, 2005,

2009; Aceñolaza y Toselli, 2009; Toselli et al.

2012), al igual que en el ámbito de las sie-

Figura 1. Esquema geotectónico con la ubicación de la región estudiada y su relación en el

contexto de las principales unidades cratónicas de Sudamérica.

Acta geológica lilloana 29 (2): 67–105, 7 de diciembre de 2017

rras de Córdoba, Santiago del Estero y pro-

vincia de Buenos Aires (Rapela et al., 2007;

Sims et al., 1999).

Al referirnos a la Formación Puncoviscana

s.l., es importante tener en cuenta su signifi-

cado crono-estratigráfico, así como el marco

regional en el que se desarrolló la sedimen-

tación. Los datos cronológicos obtenidos de

los circones detríticos, permiten interpretar

el origen y procedencia de las rocas que la

componen y sus relaciones con diferentes

eventos orogénicos.

Con respecto a su ubicación estratigráfica

en primer lugar se destaca que por su con-

tenido paleontológico se asigna esta unidad

al lapso Ediacarano-Terreneuviano. Trazas y

cuerpos fósiles encontrados en distintas lo-

calidades del noroeste argentino, permiten

asignar la icnofacies de Nereites saltensis a

los niveles más altos del Ediacarano; mien-

tras que los que contienen Oldhamia radiata

forman parte de niveles del Terreneuviano

(Cámbrico inferior) (Durand y Aceñolaza,

1990; Aceñolaza y Aceñolaza, 2005).

En los últimos años al intensificarse las

dataciones isotópicas sobre circones detrí-

ticos presentes en diferentes afloramientos

se comprueba que los datos obtenidos tie-

nen un amplio rango cronológico. Las po-

blaciones de mayor edad presentan valores

del orden de los 850 Ma, mientras que las

rocas portadoras de icnofósiles se sitúan en

los 540 - 525 Ma.

El techo de la Formación Puncovisca-

na se sitúa en los ~520 Ma, posición cro-

nológica que tiene a la Orogenia Tilcárica

como responsable de la gran deformación

tectónica que afectó a los afloramientos de

la Formación Puncoviscana y unidades equi-

valentes, las cuales estuvieron acompañados

por eventos ígneo-metamórficos. En discor-

dancia angular, por sobre éstos, se dispone

la sucesión siliciclástica de edad cámbrica

correspondiente al Grupo Mesón (discordan-

cia tilcárica).

Este buen conocimiento sobre el tope de

esta unidad estratigráfica, es totalmente dife-

rente con respecto a su base, de la que no se

conoce fehacientemente ni su edad, ni sobre

que terrenos se asienta, teniendo en cuenta

el rol que le cupo a los núcleos proterozoicos

de la región (Fig. 1). Como ya se dijo, por un

lado estaba el Cratón Amazónico Occidental

(Guaporé) mientras que por otro lo eran el

de Arequipa-Antofalla y el del Río de la Plata

con edades >1500 Ma y que en consecuen-

cia debieron aportar a la cuenca sus detritos.

Es conocido que en el margen del Macizo

Guaporé se desarrolló una cuenca periférica

cuyos datos cronológicos van desde 1280

a 950 Ma (Cuenca Sunsás). En este mismo

lapso hay depósitos y rocas ígneo-metamór-

ficas en el núcleo Arequipa-Antofalla y en el

borde occidental del Río de La Plata.

Como se ve, en ese lapso temporal y

constituyendo poblaciones de circones hay

diversas agrupaciones que dan indicios de

acontecimientos ígneos pre-Puncoviscana.

En localidades de la sierra de Ancasti y de

la quebrada de Humahuaca, es notable que

la población de circones más jóvenes tienen

valores mayores a los 900 Ma, lo que signi-

fica que éstos terrenos formarían parte del

Ciclo Sunsás. Pero hay otros afloramientos

cuyos picos más jóvenes tienen valores del

orden de los 800 Ma., y otros aún más jóve-

nes con valores de 600 Ma. Dichas poblacio-

nes son previas a las propias de Puncovisca-

na s.l. (~540 Ma) (Aceñolaza et al., 2010.

Esto implica interpretar que hay rocas co-

rrespondientes a otros ciclos entre Sunsás y

Puncoviscana, sobre los cuales se apoyaría

esta unidad. El problema de identificación,

se da cuando se sospecha que la litología de

Puncoviscana s.l. y las correspondientes a los

ciclos previos parecen ser similares, lo que

dificulta diferenciar las rocas que originaron

y proveyeron los circones. Por otra parte no

se han identificado fehacientemente macizos

con edades entre 850 y 600 Ma.

En un trabajo anterior (Adams et al.,

2011) hemos planteado un cuadro estrati-

gráfico indicando que la posición de la base

de Puncoviscana habría de posicionarse en

el Criogeniano, sin descartar una edad algo

más joven correspondiente al Ediacarano.

Ello llevaría a suponer que habría ciclos

orogénicos previos, no identificados, en la

cuenca en la que se depositó la Formación

Puncoviscana.

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

En general las secuencias meta-sedimen-

tarias de la Formación Puncoviscana s.l.,

están integradas esencialmente por rocas

clásticas con bajo grado de metamorfismo,

con caracteres de turbiditas (Ježek y Miller,

1986, 1987; Ježek, 1990). Los estudios se-

dimentológicos de (Ježek et al., 1985, 1986;

Ježek, 1990; Durand, 1990) y con apoyo de

datos químicos (Willner et al., 1985; Willner,

1987) describieron las litologías de dichas

rocas meta-sedimentarias (Fig. 2). En gene-

ral la secuencia geológica muestra importan-

te deformación regional y metamorfismo de

bajo a mediano grado. Con desarrollo res-

tringido, se presentan niveles de conglome-

rados, carbonatos e intercalaciones volcáni-

cas (Aceñolaza et al., 1988; Durand, 1990;

Porto et al., 1990; Omarini et al., 1999a;

Escayola et al., 2011).

La continuación de los afloramientos de

la Formación Puncoviscana hacia el sur en

las Sierras Pampeanas, con rocas de mayor

grado metamórfico, es interpretada como

una transición continua (Willner et al., 1987;

Aceñolaza et al., 1988). No obstante uno de

los mayores obstáculos para correlacionar

las diferentes unidades, es la ausencia de

fósiles en amplias regiones, que no permite

subdivisiones dentro de las monótonas se-

cuencias meta-clásticas. Asimismo, las su-

cesiones, litológicamente monótonas, están

afectadas por importantes deformaciones y

actividad magmática del Cámbrico medio al

Ordovícico inferior (Rapela et al., 1998), que

dificulta establecer correlaciones regionales

o medir espesores reales.

Los datos de isótopos de Nd de las rocas

meta-sedimentarias de bajo-grado obtenidos

por Bock et al. (2000); así como los datos de

medio- a alto-grado de metamorfismo (es-

quistos, gneises y calco-silicatos) obtenidos

por Pankhurst et al. (1999); Pakhurst y Ra-

pela (1998); Rapela et al. (1998); Lucassen

et al. (2000), representan solo áreas restrin-

gidas, con edades de formación de corteza

que varía entre 1,5 y 1,8 Ga, para los meta-

sedimentos de bajo grado y de 1,5 a 2,1 Ga,

para las rocas metamórficas de mediano- a

alto grado.

Las edades de circones detríticos conteni-

dos en las rocas, cubre un espectro de prove-

niencias de áreas continentales, con edades

comprendidas entre el Paleo-Proterozoico,

Meso-Proterozoico y Neo-Proterozoico tem-

prano (entre 1900 a 850 Ma). También se

determinan edades criogenianas y ediacara-

nas entre 850 y 541 Ma. La morfología de los

circones encontrados en algunas secuencias

silico-clásticas, tobáceas y volcánicas, evi-

dencian la actividad magmática (volcánica

y plutónica), que ocurre en el Terreneuviano,

desarrollada en algunas áreas de deposición

de la Formación Puncoviscana.

En general los sedimentos tienen su fuen-

te en las diferentes áreas cratónicas, escudos

y cinturones más antiguos ya mencionados,

todos los cuales se consideran potenciales

fuentes de sedimentos transportados por

los ríos que fluyeron hacia el margen pasi-

vo del océano paleo-Pacífico (Adams et al.,

2005, 2008a, b, 2009, 2011; Aceñolaza et

al., 2010). No debe olvidarse las edades

Meso-Proterozoicas del terreno Arequipa-

Antofalla (1100 Ma), situado al oeste de la

cuenca y cuyo aporte sólo fue explorado por

Ježek (1990). En la figura 3 se sintetizan las

edades y los limites temporales asignados a

los diferentes ciclos.

Adicionalmente, deben considerarse los

datos bio-estratigráficos y radiométricos

que son consistentes con las edades de de-

posición de la Formación Puncoviscana, en

el Ediacarano-Terreneuviano (Aceñolaza y

Aceñolaza, 2005, y referencias allí citadas)

y las edades Rb/Sr de metamorfismo de 541,

540 y 504 Ma, en las provincias de Tucumán

y Salta (Adams et al., 2005).

Autores como von Gosen (2009, 2014);

Zimmermann (2005); Simpson et al. (2003);

Schwartz y Gromet (2004); Rossi et al.

(1997); Keppie y Bahlburg (1998) entre

otros, fueron ajustando la interpretación de

los depósitos silico-clásticos del Paleozoico,

utilizando los datos geoquímicos como base

de trabajo, logrando importantes resultados

en regiones de las provincias de Catamarca,

La Rioja, Salta, Santiago del Estero y Cór-

doba.

Acta geológica lilloana 29 (2): 67–105, 7 de diciembre de 2017

Figura 2. Mapa geológico del noroeste de Argentina, mostrando las áreas con dataciones

conocidas. Los símbolos representan los isótopos utilizados para rocas ígneas y metamórficas.

Las áreas datadas se identifican como sigue: QH: Quebrada de Humahuaca. QT: Quebrada

del Toro. SQ: sierra de Quilmes. CC: Cumbres Calchaquíes. SJ: San Javier. SC: sierra del

Campo. SG: sierra de Guasayán. SA: sierra de Ancasti. SFa: sierra de Famatina. SFi: sierra

de Fiambalá. QC: Quebrada La Cébila. SNC: sierra Norte de Córdoba. Intrusivos graníticos:

T: Tipayoc. C: Cañani. SR: Santa Rosa de Tastil. M: Mojotoro. AB: Albigasta. I: Icaño.

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

PETROGRAFÍA

Las rocas sedimentarias clásticas que

constituyen a la Formación Puncoviscana,

son interpretadas por Ježek y Miller (1986)

y Ježek (1990) como los protolitos de las

secuencias metamórficas de bajo y mediano

grado, que están formadas por rocas poli-

cíclicas depositadas en un margen continen-

tal pasivo, estando caracterizadas por cuarzo

dominante, con feldespatos y litoclastos vol-

cánicos y sedimentarios angulosos, así como

por material limo-arcilloso, que indican baja

selección, junto a relativamente corto trans-

porte y rápido soterramiento.

Dichos caracteres petrográficos son in-

terpretados por Zimmermann (2005) como

correspondientes a una cuenca de antepaís,

que no permiten en general, la maduración

de los sedimentos y que corresponden a un

ciclo sedimentario. Nosotros consideramos

que dichos caracteres petrográficos son cla-

ramente correspondientes con este ambien-

te, que corresponde a la culminación de la

evolución de la cuenca que se inició como

ambiente distensivo y culminó como cuenca

de antepaís, con la deposición de los sedi-

mentos típicos que caracterizan a la Forma-

ción Puncoviscana.

Para caracterizar la distribución y carac-

teres petrográficos de las rocas de la Forma-

ción Puncoviscana y términos equivalentes

con mayor metamorfismo, se han seguido

criterios de campo, junto a las evidencias

geocronológicas. La petrografía, idealmente

requiere para su clasificación, que las rocas

sílico-clásticas tengan baja madurez y granu-

lometría adecuada. La mayoría de las rocas

de la Formación Puncoviscana son de grano

medio a fino y están pobremente seleccio-

nadas, con altos contenidos de matriz, que

hacen difícil realizar la cuantificación de mi-

nerales por medio de un contador de puntos,

por lo que las clasificaciones petrográficas

son esencialmente cualitativas. Ante estas di-

ficultades, se las clasificó utilizando diagra-

mas geoquímicos, que se presentan más

adelante. Las localidades estudiadas corres-

ponden a las sierras de Famatina, San Javier,

Nogalito, del Campo, Ancasti, Choromoro,

Quilmes, Cumbres Calchaquíes, quebradas

de Humahuaca, del Toro, de Purmamarca,

y de La Cébila. En general se las clasifica

como litarenistas y grauvacas que gradan

a limolitas y pelitas, que habrían resultado

de un transporte sedimentario relativamen-

te breve sin procesos mayores de reciclaje,

que no permitió maduración del material,

ni alteración avanzada. Esto se observa en

los clastos de feldespatos frescos, o con dé-

bil alteración. Esta aparente contradicción

con las edades de los circones, indica que los

Figura 3. Cuadro cronoestratigráfico con las edades propuestas por la IUGS (2015) y con

los valores asignados a los ciclos y orogenias en Sudamérica.

Acta geológica lilloana 29 (2): 67–105, 7 de diciembre de 2017

materiales lábiles correspondientes a fuentes

más distantes son degradados granulométri-

camente con el transporte y sólo los mate-

riales provenientes de áreas más próximas

son los que sobreviven para formar las rocas

estudiadas. En diferentes localidades de la

Formación Puncoviscana, se ha observado

el desarrollo de pseudo-matriz, que se re-

laciona con la disolución de litoclastos poco

estables, tales como sedimentarios de grano

fino, o de componentes volcánicos.

En los ambientes modernos, la alteración

está fuertemente condicionada por los ácidos

orgánicos en ambientes tropicales húmedos.

Considerando que no había vegetales que cu-

brieran los continentes en el Neo-Proterozoi-

co - Terreneuviano, deducir la influencia de

un control climático es difícil, pero se pue-

de interpretar que durante el transporte se

produjo la débil alteración de los minerales

lábiles y de los litoclastos, en un ambiente de

tipo cálido y húmedo como los postulan para

esta época (Ramstein et al., 2004).

OROGENIA TILCÁRICA

Los procesos de deformación, metamor-

fismo y plutonismo asociado a la Cuenca de

Puncoviscana, tiene lugar en el Cámbrico in-

ferior a medio y se activan con el cierre de

la cuenca, relacionada probablemente con la

colisión del terreno Arequipa-Antofalla con

el margen oeste de Gondwana y la actividad

de la placa paleo-Pacífica.

En la secuencia meta-sedimentaria defor-

mada se desarrollan pliegues abiertos y cliva-

je de plano axial en los niveles pelíticos, con

metamorfismo de Facies Esquistos Verdes.

Asimismo, en el basamento en el noreste de

Tucumán, el desarrollo del metamorfismo es

esencialmente sin-cinemático y los eventos

térmicos son particularmente evidentes en

las proximidades de los plutones graníticos.

El metamorfismo generalmente desarrolla

re-cristalización de la matriz y la orienta-

ción preferencial de las micas. En algunas

áreas del basamento se alcanzan las zonas

de la clorita, biotita, granate, estaurolita y

sillimanita, en las sierras de Quilmes, Ancasti

y Cumbres Calchaquíes. En estas localidades

no es fácil determinar donde los eventos me-

tamórficos corresponden a la orogenia Tilcá-

rica, o a eventos orogénicos y metamórficos

posteriores acaecidos en tiempos ordovícicos

(Ciclo Famatiniano, sensu Aceñolaza y Tose-

lli, 1976).

Es importante tener en cuenta que la oro-

genia Tilcárica, acaecida entre los 540 y 520

Ma, es más antigua que el Grupo Mesón de

edad Cámbrica media a superior, que se de-

posita discordantemente sobre la Formación

Puncoviscana, especialmente en las provin-

cias de Jujuy, Salta, Catamarca y Tucumán.

METAMORFISMO

Sobre la base de la propuesta original de

Willner y Miller (1986) y Willner (1990),

de división en zonas tectono-metamórficas,

se consideran dos tipos de agrupaciones: a)

Unidades en las que se reconocen sus ca-

racteres sedimentarios (Zonas I y II); y b)

Unidades con metamorfismo donde ya se

han borrado los caracteres sedimentarios

(Zona III).

onA i

Corresponde a la típica Formación Pun-

coviscana de las provincias de Salta y Jujuy,

donde las rocas silico-clásticas psamíticas

están constituidas por granos de cuarzo-

plagioclasa-feldespato potásico-clorita-micas

blancas-fragmentos líticos, opacos y mine-

rales pesados, que varían de sub-angulares

a sub-redondeados y se interpretan como

depositados en un ambiente marino somero

(Ježek, 1990). Los colores varían general-

mente de grises a verdes y sólo localmente

tienen colores rojizos, especialmente en las

rocas pelíticas. El conjunto pertenece a un

piso tectónico somero, donde las caracterís-

ticas sedimentarias y la microfábrica original

son visibles. Las rocas muestran un solo ple-

gamiento penetrativo, aunque existen defor-

maciones sin-sedimentarias. El clivaje S

desarrolló solo en pelitas, mientras que las

psamitas presentan un débil bandeado como

clivaje de plano axial.

El cambio desde la Zona I a la Zona II, es

ompañado por el incremento del metamor-

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

fismo sin-cinemático de muy bajo a bajo gra-

do, con mayor desarrollo de illita - biotita y

re-cristalización de la matriz.

zonA ii

De muy bajo a bajo grado de metamorfis-

mo. Comprende el NE de las Cumbres Cal-

chaquíes y las sierras del NE de Tucumán. Se

Figura 4. Diagramas de clasificación log/log de psamitas y pelitas de Pettijhon et al. (1972),

con los campos modificados por Herron (1988) A: En el diagrama de Pettijohn et al. (1972)

las muestras se concentran en los campos de litarenitas y en menor concentración, en

grauvacas y arcosas. B: En el diagrama de Herron (1988) las muestras se concentran en

los campos de waques y litarenitas y en menor proporción en el de las pelitas. Símbolos: 1:

Sa. Ancasti. 2: Qda. La Cébila. 3: Sa. El Campo. 4: Sa. Guasayán. 5: Cumbres Calchaquíes

y Sa. Quilmes. 6: Sa. San Javier. 7: Qda. Humahuaca. 8: Sa. Famatina.

Acta geológica lilloana 29 (2): 67–105, 7 de diciembre de 2017

caracteriza por una mayor deformación con

un bandeado tectónico penetrativo en rocas

ta-psamíticas como un clivaje de plano

axial (S

) con pliegues D

desde acostados

a sub-verticales, con dirección NE-SO y plie-

gues coaxiales D

de arrastre. La estructura

se presenta como clivaje de crenulación

en las metapelitas y como clivaje de fractura

en las metapsamitas.

onA iii

Se desarrolla en la zona central de las

Cumbres Calchaquíes, en la sierras de Ancas-

ti, Aconquija y E de Quilmes. Está constituida

por esquistos listados o micacitas finas ban-

deadas, que muestran un bandeado de 2 a 3

mm, con alternancia de bandas claras ricas

en cuarzo y oscuras con abundante biotita,

cuya asociación típica es de: cuarzo-biotita-

moscovita-clorita-albita (andalucita - granate

estaurolita). Muestra un progresivo cam-

bio en la fábrica con desarrollo de pliegues

cerrados, con transposición del bandeado

, como resultado del apilamiento de los

planos S anteriores. Esta zona ha sufrido di-

versos eventos metamórficos y deformativos

(Toselli y Rossi de Toselli, 1973, 1982, 1984;

Toselli et al., 1984) y el evento D

se asocia

al metamorfismo M

y produce la esquisto-

sidad S

, con desarrollo de cuarzo, clorita,

moscovita, biotita y granate. El evento D

, se

relaciona a M

produce pliegues isoclinales

y segregaciones de cuarzo paralelos al ban-

deado, así como el desarrollo del clivaje S

Esta zona se caracteriza por la orientación

variable de los ejes de los pliegues D

MAGMATISMO

El magmatismo del Ciclo Pampeano,

clásicamente están desarrolladas en las pro-

vincias de Jujuy y Salta. Aunque también se

han identificado en las sierras de Fiambalá,

Ancasti, Ambargasta y Chica, de las provin-

cias de Catamarca, Santiago del Estero y

Córdoba. Al mismo, lo podemos separar en

dos grupos no bien definidos, aunque cada

uno tiene significado tectónico particular. El

vulcanismo efusivo intercalado en la Forma-

ción Puncoviscana tiene edades entre ~580

y 540 Ma; y el plutónico-volcánico relacio-

nado con la orogenia Tilcárica, está entre los

540 y 520 Ma, que marca el inicio del Ciclo

Famatiniano.

Coladas de basaltos toleíticos y alcalinos,

además de ultrabásicas ocupan áreas res-

tringidas, que se asocian con los fenómenos

distensivos que permitió la deposición de la

Formación Puncoviscana. Los mismos fueron

descritos en la Cordillera Oriental y Puna por

Chayle y Coira (1987), Manca et al. (1987),

Coira et al. (1990). Asimismo, en la Cordille-

ra Oriental, Escayola et al. (2011) identifican

intercalaciones de delgados niveles tobáceos,

con edades de 537 Ma.

Por otra parte, en las Sierras Pampeanas

Orientales de las provincias de Santiago del

Estero y Córdoba se describen dacitas y rio-

litas intruidas como domos y diques en esta-

dios tardíos de intrusión de los granitos, con

edades U/Pb convencional de 584+/-22/-

14 Ma, los cuales se encuentran intercalados

con los meta-conglomerados de la Formación

La Lidia (Llambías et al., 2003). Rocas de

esta edad, también han sido descritas en la

Sierra de Fiambalá (Grisson et al., 1998) que

reconocen un evento ígneo-metamórfico de

550 y 540 Ma, en Facies Esquistos Verdes

y Anfibolitas, relacionado con la intrusión

de un gabro-norita con caracteres calco-al-

calinos.

El segundo grupo magmático incluye a

los plutones descritos en el norte de Argen-

tina, Cañaní, Tipayoc, Santa Rosa de Tastil

y Mojotoro, todos los cuales son de carác-

ter post-tectónico y relacionados con la fase

orogénica diastrófica Tilcárica (Omarini et

al., 1987a, b). Las rocas son principalmen-

te tonalitas, granodioritas hornbléndicas y

granitos biotíticos, todas ellas con caracte-

res calco-alcalinos y meta- a per-aluminosos

(Omarini et al., 1999a; Hauser, 2011).

Rocas de esta edad, también han sido

descritas en diferentes localidades de las Sie-

rras Pampeanas, como en la Sierra de Ancasti

(Albigasta e Icaño) por Bassi (1952) y Scha-

lamuk et al. (1983) con edades K/Ar entre

512 y 468 Ma. Asimismo, en las Sierras Pam-

peanas Orientales de las provincias de San-

tiago del Estero y Córdoba se describen rocas

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

graníticas con edades entre 567 y 500 Ma

(Koukharsky et al., 2003; Castellote, 1989)

que intruyen en un basamento constituido

por esquistos, gneises, anfibolitas y migma-

titas. También Miró et al. (2004), Rapela et

al. (1991) y Ianizzotto et al. (2013), y von

Gosen (2014) identifican rocas graníticas

con edades de 537 y 519 Ma. La presencia

de conglomerados conteniendo rodados de

riolitas e ignimbritas, en la sierra de La Ove-

jería, han sido citados por Durand (1988) y

datados por Toselli et al. (2015), con edades

U-Pb en circones en 525 Ma.

MÉTODOS GEOQUÍMICOS

Los análisis químicos utilizados para este

trabajo incluyen datos propios y también

los obtenidos de los trabajos publicados por

Willner et al. (1983); Ježek y Miller (1986)

y Rossi et al. (1997) con referencias obliga-

das a las publicaciones realizadas por von

Gosen et al. (2009); Zimmermann (2005);

Keppie y Balhburg (1999), los que en mu-

chos casos son utilizados como patrones de

comparación.

Los análisis químicos sobre roca total de

los elementos mayores, menores y trazas

fueron realizados por Actlabs Laboratory

(Canadá), utilizando un método estandari-

zado que es una combinación de fusión del

polvo de roca con metaborato/tetraborato de

litio y determinaciones de alta precisión por

INAA, ICP-WRA y ICP/MS, utilizando para la

calibración estándares externos de materia-

les naturales y sintéticos (más detalles sobre

las metodologías utilizadas se encuentran en

www.actlabs.com).

Las muestras con bajo metamorfismo, ob-

tenidas por los autores, corresponden prefe-

rentemente a la fracción original psamítica

fina de las rocas clásticas silicáticas, aunque

en algunos sectores se utilizó la fracción pe-

lítica. Se trabajó con 121 muestras de ele-

mentos mayores y 38 muestras de elementos

trazas, entre los que se incluyeron algunos

análisis publicados por Willner et al. (1983);

Rossi et al. (1997); von Gosen (2009), Lött-

ner (1986). Estos resultados están expresa-

dos en las Tablas 1 y 2, en que las muestras

están ordenadas según las localidades geo-

gráficas de procedencia.

ÁREAS DE MUESTREO

Las zonas muestreadas corresponden a

localidades típicas de la Formación Puncovis-

cana, en la quebrada de Humahuaca sobre

el río Guasamayo (Tilcara) y en Chucalesna.

También se muestrearon localidades repre-

sentativas de las Sierras Pampeanas: Esquis-

tos bandeados en Facies Esquistos Verdes en

las sierras del Campo, Guasayán, San Javier,

Ambato (La Cébila) Sierra de Famatina (Ne-

gro Peinado). En Facies Anfibolitas (esquis-

tos bandeados) en las Cumbres Calchaquíes

y sierras de Ancasti y Quilmes.

INTERPRETACIÓN DE LOS ANÁLISIS

QUÍMICOS Y CLASIFICACIONES

Los análisis químicos de las rocas fueron

interpretados sobre la base de diagramas dis-

criminantes publicados, que utilizan tanto a

los elementos mayores y menores, como así

también, a los elementos trazas, tierras raras

y relaciones entre elementos.

Ante las dificultades planteadas para la

determinación de las rocas, utilizando méto-

dos petrográficos microscópicos clásicos, se

las clasificó utilizando el diagrama de Petti-

john et al. (1972), que usa las relaciones en-

tre log(Na

O/K

O) versus log(SiO

/Al

en los que también se incluyen los valores

promedio de los tipos de rocas (ver Tabla 1).

En la mayoría de las muestras de las locali-

dades estudiadas: sierras de Famatina, San

Javier, Nogalito, del Campo, Ancasti, Cho-

romoro, Cumbres Calchaquíes, quebradas

de Humahuaca, del Toro, de Purmamarca y

de La Cébila, se proyectan esencialmente en

los campos de las litarenitas, seguidas por

las grauvacas, mientras que unas pocas, de

la sierra de Famatina, lo hacen en el campo

de las arcosas (Fig. 4A). En el diagrama de

Herron (1988) que se aplica a las psamitas

y pelitas, usando los parámetros log(Fe

O) versus log(SiO

/Al

) (ver Tabla 1)

evidencia que la mayoría de las muestras

corresponden a litarenitas y waques, que

gradan a pelitas (Fig. 4B).

Acta geológica lilloana 29 (2): 67–105, 7 de diciembre de 2017

Tabla 1. Datos analíticos de los componentes mayores (peso %) del basamento.

A. J. Toselli et al.: Áreas de proveniencia de meta-sedimentos de la Fm. Puncoviscana

Tabla 1 (cont.). Datos analíticos de los componentes mayores (peso %) del basamento.