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ISSN: 0378-102X 23 Journal of Iberian Geology 2001, 27, 23-41 Las Orogénesis del Paleozoico Inferior en el margen proto-andino de América del Sur, Sierras Pampeanas, Argentina Lower Paleozoic Orogenies at the proto-andean margin of South America, Sierras Pampeanas, Argentina C. W. RAPELA 1 , C. CASQUET 2 , E. BALDO 3 , J. DAHLQUIST 4 , R. J. PANKHURST 5 , C. GALINDO 2 , J. SAAVEDRA 6 RESUMEN El margen proto-andino de Gondwana ha sido el escenario de al menos dos orogénesis desde el desmembramiento del supercontinente Rodinia al final del Neoprotrozoico, hasta el reagrupamiento de las masas continentales en Pangea al final del Carbonifero. Ambas orogénesis van precedidas de un periodo de apertu- ra oceánica y sedimentación en márgenes pasivos y culminan en subducción oceánica con desarrollo de arcos-magmáticos de tipo cordillerano y colision de tipo continente-continente. La primera, orogénesis Pampeana, tiene lugar en el Cámbrico, en un intervalo de tiempo relativamente pequeño (535-520 Ma: etapas de subducción-arco magmático y colisión), y culmina con la acreción ortogonal de un pequeño terreno continental (terreno Pampeano) de naturaleza semiautóc- tona. Por el contrario, la orogénesis Famatiniana, tiene lugar en un periodo de 1 Centro de Investigaciones Geológicas, Universidad Nacional de La Plata, Calle 1, nº 644, 1900 La Plata, Argentina. 2 Departamento de Petrología y Geoquímica, Universidad Complutense, 28040 Madrid, España. 3 Departamento de Geología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. 4 Centro Regional de Investigaciones Científicas y Técnicas La Rioja (CRILAR). Entre Ríos y Mendoza (5301), Anillaco, La Rioja. Argentina. 5 British Antarctic Survey, Isotope Geosciences Laboratory, Keyworth, Nottingham NG12 5GG, Gran Bretaña 6 CSIC, Instituto de Agrobiología y Recuersos Naturales, Salamanca, España.

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Las Orogénesis del Paleozoico Inferior en el margenproto-andino de América del Sur, Sierras Pampeanas,Argentina

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  • ISSN: 0378-102X

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    Journal of Iberian Geology2001, 27, 23-41

    Las Orognesis del Paleozoico Inferior en el margenproto-andino de Amrica del Sur, Sierras Pampeanas,

    Argentina

    Lower Paleozoic Orogenies at the proto-andean margin of South America, Sierras Pampeanas, Argentina

    C. W. RAPELA1, C. CASQUET2, E. BALDO3, J. DAHLQUIST4, R. J. PANKHURST5,C. GALINDO2, J. SAAVEDRA6

    RESUMEN

    El margen proto-andino de Gondwana ha sido el escenario de al menos dosorognesis desde el desmembramiento del supercontinente Rodinia al final delNeoprotrozoico, hasta el reagrupamiento de las masas continentales en Pangea alfinal del Carbonifero. Ambas orognesis van precedidas de un periodo de apertu-ra ocenica y sedimentacin en mrgenes pasivos y culminan en subduccin ocenica con desarrollo de arcos-magmticos de tipo cordillerano y colision detipo continente-continente. La primera, orognesis Pampeana, tiene lugar en elCmbrico, en un intervalo de tiempo relativamente pequeo (535-520 Ma: etapasde subduccin-arco magmtico y colisin), y culmina con la acrecin ortogonalde un pequeo terreno continental (terreno Pampeano) de naturaleza semiautc-tona. Por el contrario, la orognesis Famatiniana, tiene lugar en un periodo de

    1 Centro de Investigaciones Geolgicas, Universidad Nacional de La Plata, Calle 1, n 644, 1900 La Plata,Argentina.

    2 Departamento de Petrologa y Geoqumica, Universidad Complutense, 28040 Madrid, Espaa.3 Departamento de Geologa, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Crdoba, Argentina.4 Centro Regional de Investigaciones Cientficas y Tcnicas La Rioja (CRILAR). Entre Ros y Mendoza

    (5301), Anillaco, La Rioja. Argentina. 5 British Antarctic Survey, Isotope Geosciences Laboratory, Keyworth, Nottingham NG12 5GG, Gran

    Bretaa6 CSIC, Instituto de Agrobiologa y Recuersos Naturales, Salamanca, Espaa.

  • tiempo ms dilatado, durante el Ordovcico y Silrico (499-435 Ma). Durante estaorognesis tuvo lugar la acrecin de un terreno extico a Gondwana, el terrenoPrecordillera (460 Ma). Este terreno est constituido por un basamento grenvi-lliano (aprox. 1.1Ga) y una cubierta sedimentaria de plataforma carbonatada deedad Cmbrico-Ordovcico. La acrecin al margen de Gondwana fue probable-mente oblicua, y el margen oriental del terreno Precordillera fue afectado porfuerte deformacin y metamorfismo regional. El basamento de los cinturonesandinos del Paleozoico Superior y Mesozoico situados al oeste de la Precordillera,parece estar constituido tambin por rocas metamrficas grenvillianas; con locual, gran parte de los Andes centrales entre los 26S y 34S se encuentra asenta-do sobre terrenos alctonos. En cualquier caso, la paleogeografa de las masascontinentales involucradas en la colisin de los terrenos exticos durante elPaleozoico Inferior no se conoce bien todava.

    Palabras clave: Orognesis Pampeana, orognesis Famatiniana, terrenoPrecordillera, Sierras Pampeanas, Argentina

    ABSTRACT

    The proto-Andean margin of Gondwana was the site of at least two orogeniesbetween the break-up of the Rodinia supercontinent, at the end of theNeoproterozoic, and the new continental amalgamation of Pangea at the end of theCarboniferous. Both orogenies were preceded by a period of ocean opening andpassive margin sedimentation and ended with ocean subduction, development ofcordilleran-type magmatic arcs and continent-continent collision. The Pampeanorogeny took place in a relatively short period of time in the early Cambrian (535-520 Ma; subduction magmatic arc stage and continental collision), and endedwith the orthogonal accretion of a semiautochthonous microcontinental fragment -the Pampean Terrane- to the Gondwana margin. On the other hand, the Famatinianorogeny spanned a longer period of time in the Ordovician and Silurian (499-435Ma). During this orogeny the exotic Precordillera Terrane was accreted to the mar-gin of Gondwana (460 Ma). This terrane, probably of Laurentian provenance, con-sists of a Grenvillian basement (1.1 Ga) and a Lower Paleozoic sedimentary coverof the carbonate platform type. Accretion was probably oblique to the Gondwanamargin, and the eastern margin of the Precordillera Terrane was thoroughly affect-ed by Famatinian deformation and regional metamorphism. The basement to theUpper Paleozoic and Mesozoic Andean belts, situated to the west of thePrecordillera, also appears to be formed by Grenvillian metamorphic rocks, so thatthe greater part of the Central Andes between 26S and 34S are established uponallocthonous terranes. The Lower Paleozoic paleogeography of continental mass-es involved in the collision is not still fully understood.

    Keywords: Pampean orogeny, Famatinian orogeny, Precordillera Terrane,Sierras Pampeanas, Argentina.

    C. W. Rapela, C. Casquet, E. Baldo, J. Dahlquist, R. J. Pankhurst, C. Galindo y J. Saavedra

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  • INTRODUCCINEn el noroeste de Argentina, sur de Bolivia, noreste de Chile y suroeste de

    Per afloran restos de un basamento gneo-metamrfico sobre el que se apoya unacobertera de rocas de edad mesozoica y cenozoica, afectadas intensamente por laorognesis Andina. La geologa de este basamento es el resultado, a su vez, de almenos dos episodios tectonotermales superpuestos de edad Paleozoico Inferior,las orognesis Pampeana y Famatiniana respectivamente, consecuencia de unacompleja historia de subducciones y acrecciones continentales en el margenPacfico de Gondwana.

    La provincia geolgica de las Sierras Pampeanas, ubicada en el sector centraly noroeste de Argentina (Fig. 1), constituye un extenso afloramiento de basamen-to pre-andino en el que desde hace tiempo se han reconocido y definido las dosorognesis mencionadas anteriormente (Aceolaza y Toselli, 1973). Estas sierrasdeben su elevacin actual al funcionamiento de grandes fallas inversas de granngulo activadas durante el Terciario, en el antepas del cinturn andino. El mar-gen de subduccin andino coincide en este sector (entre los 27 30y 33 00 S)con una notable horizontalizacin de la placa de Nazca, que provoca una mayorcompresin en el antepas y el desarrollo de una actividad volcnica a ms de 700 km de la actual fosa submarina, ubicada en la costa de Chile (Isacks, 1988;Jordan y Allmendiger, 1986; Kay y Gordillo, 1994) (Fig. 1).

    Los trabajos de cartografa geolgica, petrografa, qumica mineral, geoqu-mica y geocronologa isotpica, realizados por diferentes grupos de trabajo einvestigadores en los ltimos diez aos, han permitido precisar la localizacingeogrfica de los dos orgenos as como su edad, historia tectonotermal, y con-texto geodinmico de los mismos. Parte de estos trabajos han sido compilados enPankhurst y Rapela (eds.), (1998), y en diversas publicaciones posteriores (Baldoet al., 1999, Varela et al., 2000, Sato et al., 1999, Pankhurst et al., 2000, Casquetet al., 2001a, entre otras). Estos estudios confirman que durante el perodoNeoproterozoico a Paleozoico Inferior-Medio, tuvieron lugar dos importantesepisodios orognicos: (a) Orogno Pampeano, 535-520 Ma (Cmbrico Inferior);(b) Orogno Famatiniano, 499-435 Ma (Cmbrico Superior a Silrico Inferior;escala cronoestratigrfica de Gradstein y Ogg, 1996). Una contribucin impor-tante ha sido el reconocimiento del terreno extico Precordillera, un probablefragmento de Laurentia con un basamento de edad Grenville (aprox 1.1 Ga), ubi-cado actualmente entre la Cordillera Frontal y las Sierras Pampeanas Orientales(Dalla Salda et al., 1992, Astini et al., 1995) (Fig. 1). Este terreno jug un papelrelevante en la evolucin del margen proto-andino de Gondwana, ya que l mismose habra aproximado y finalmente acrecionado al continente de Gondwana,durante la orognesis famatiniana.

    En este artculo se describen de manera sinttica las caractersticas principalesde las dos mencionadas orognesis, en una transversal comprendida entre las lati-tudes 22 S y 33 S, as como las caractersticas esenciales del terrenoPrecordillera y de su acrecin al borde de Gondwana (Fig. 1). Es importante men-cionar que en el basamento de los cinturones orognicos del Paleozoico Superior

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    FIG. 1. Provincias geolgicas del Paleozoico Inferior ubicada al este de los Andes del sur, elevada durante elMioceno por efecto de la subduccin a bajo ngulo de la placa de Nazca (Rapela et al., 1998b). Acrnimosde las Sierras: A = Ancasti; C = Capillitas; Co = Crdoba; F = Famatina; L = San Luis; M = Maz; N = Nortede Crdoba; PP = Pi de Palo; PC = Precordillera; Q = Quilmes; R = Llanos de La Rioja y Chepes; U =Umango; V = Velasco; VF = Valle FrtilFIG. 1. Early Paleozoic geological provinces in southern Andes, uplifted by back-thrusting during Mioceneflat-slab Nazca plate subduction (Rapela et al., 1998b). Main Sierras in this segment are:A = Ancasti; C = Capillitas; Co = Crdoba; F = Famatina; L = San Luis; M = Maz; N = Norte de Crdoba;PP = Pi de Palo; PC = Precordillera; Q = Quilmes; R = Llanos de La Rioja y Chepes; U = Umango; V = Velasco; VF = Valle Frtil

  • y Mesozoicos situados al oeste de la Precordillera, tambin se han encontradoedades grenvillianas (Ramos y Basei, 1997). Sin embargo, no se sabe todava sieste basamento fue un terreno extico independiente acrecionado en tiempos silu-ro-devnicos al margen gondwnico (terreno Chilenia), tal como han propuestoRamos et al. (1996) y Ramos y Basei (1997), o bien se trata de un segmento osegmentos parautctonos del propio terreno Precordillera amalgamados a poste-riori durante la prolongada y compleja colisin de este ltimo (Rapela et al.,1998b).

    En el Devnico se emplazan en las Sierras Pampeanas orientales, grandesbatolitos post-famatinianos constituidos por granitos ricos en K (Batolitos deAchala y Cerro spero) que marcan una nueva etapa de reciclado cortical (oro-gnesis Achaliana en la terminologa de Sims et al. 1998). Este evento tectono-termal no va a ser considerado en este trabajo pus todava se dispone de pocainformacin geolgica y geocronolgica sobre el mismo.

    EL ORGENO PAMPEANOEste orgeno se localiza en las Sierras Pampeanas Orientales y Cordillera

    Oriental. Los afloramientos de rocas sedimentarias, metamrficas y magmticascorrespondientes a este ciclo (con edades comprendidas entre los 560-520 Ma) Selocalizan en una franja de aproximadamente 250 km de ancho, que se pierde bajolos depsitos cenozoicos de la llanura pampeana (Figs. 1 y 2).

    Entre los 22 S y 27 S, el Cinturn Pampeano est representado por laFormacin Puncoviscana (Aceolaza y Toselli 1973), una potente secuencia deturbiditas (pelitico-samtica) con cantidades subordinadas de carbonatos y vulca-nitas, afectadas por un metamorfismo de muy bajo grado, (Jezek, 1990). A partirdel contenido en trazas fsiles se ha podido determinar que la edad de esta for-macin es Precmbrico Superior (Vendiense) a Cmbrico Inferior basal(Tommotiense) (Durand, 1996). La geocronologa K-Ar de filosilicatos (Adamset al., 1990) y U-Pb de circones detrticos (Lork et al.,1990) ha permitido preci-sar que la sedimentacin tuvo lugar entre 530 y 560 Ma. Los depsitos de laFormacin Puncoviscana representan la sedimentacin proximal de margen pasi-vo en el borde sur occidental del Gondwana. Esta serie metasedimentaria, muydeformada, es intruda por granitos cmbricos y cubierta en discordancia por sedi-mentos de plataforma de edad Cmbrico Medio a Superior, lo cual sugiere el des-arrollo de un evento tectotrmal durante el Cmbrico Medio (Rossi et al., 1992;Durand, 1996).

    Desde los 27 y hasta los 33S solamente afloran rocas metamrficas posible-mente equivalentes a las Formacin Puncoviscana. Predominan los metasedi-mentos de bajo grado, mientras que rocas metamrficas de alto grado (neises ymigmatitas) y diversos tipos de granitodes de edad Cmbrico Inferior a Medio, sehacen ms frecuentes hacia el sur y el este, caracterizando al basamento pampea-no de las Sierras de Crdoba.

    En el borde oriental de las Sierras de Crdoba se emplazaron granitoides cal-

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    FIG. 2. Disposicin relativa de los orgenos Famatiniano y Pampeano y del Terreno Precordillera.Acrnimos: como en Fig. 1FIG.2. Relative position of the Famatinian and Pampean orogens and the Precordillera Terrane. Acronyms asin figure 1.

  • coalcalinos y lavas dactico-riolticas (Lira et al., 1996), para los que se ha deter-minado una edad de 530 4 Ma (mtodo convencional U-Pb sobre circones, apartir de tres plutones; Rapela et al., 1998a). Este magmatismo se contina haciael sur, en el mbito de las Sierras Chicas de Crdoba, representado aqu por orto-neises de grado alto (Rapela et al., 1998a), definiendo en conjunto un arco mag-mtico ligado a subduccin que representa la finalizacin de la etapa de sedi-mentacin de margen pasivo y el cierre del ocano puscoviscano.

    Posteriormente a la etapa del magmatismo de arco, tiene lugar un engrosa-miento cortical, resultado de una colisin continental, que lleva a los sedimentospuncoviscanos y granitoides en algunos sectores, a condiciones de la facies delas granulitas (P = 8,6 0,8 kb, T = 810 50 C; Baldo et al., 1998) y a la for-macin de migmatitas regionales, (datadas en 522 8 Ma, U-Pb SHRIMP enmonacita, Rapela et al., 1998a), generadas en gran medida durante la etapa dedescompresin post-engrosamiento (P = 5,7 0,4 kb, T = 820 25 C), que cul-minan con la formacin de granitos anatcticos, fuertemente peraluminosos,(con cordierita + sillimanita) como los observados en la Sierra de Crdoba(Rapela et al., 1998a).

    Edades herencia U-Pb SHRIMP, de 600 a 1400 Ma reconocidas en los ncleosdetrticos de circones provenientes de metapelitas de bajo grado, migmatitas y gra-nitoides anatcticos pampeanos, indican que las cuencas sedimentarias recibieronun aporte detrtico de una fuente de edad Proterozoico Medio a Superior de afini-dades gondwnicas (Sims et al., 1998, Rapela et al., 1998a).

    La etapa orognica pampeana ha sido interpretada como el resultado de unacolisin de edad Cmbrico Inferior a Medio, entre el comparativamente pequeoterreno Pampeano semi-autctono y el margen de Gondwana (Rapela et al., 1998a,b) (Fig. 3).

    EL ORGENO FAMATINIANODespus de la acrecin del terreno Pampeano, el margen proto-Pacfico se

    convierte en un margen pasivo hasta el Ordovcico Inferior. Durante el perodocomprendido entre los 520 y 499 Ma., no se registra ninguna evidencia tectoter-mal importante.

    El cinturn orognico Famatiniano se extiende desde la Puna en el norte,hasta la Sierra de San Luis en el sur, incluyendo Sierras Pampeanas orientalestan importantes como el Sistema de Famatina, la Sierra de Valle Frtil y las delVelasco, los Llanos, Chepes y Ulapes, ubicadas en buena parte en las provinciasde San Jun y de la Rioja. Tambin las Sierras Pampeanas occidentales (Sierrasde Pie de Palo, Maz y Umango) muestran evidencias de esta orognesis. Es porlo tanto el famatiniano, el orgeno mejor expuesto de los dos, aunque los des-plazamientos a favor de las grandes fallas, en buena parte andinas, que lo com-partimentan, hacen difcil la reconstruccin precisa de su arquitectura original.El orgeno Famatiniano se ubica al oeste del Pampeano (Fig. 2), aunque la evi-dencia geolgica y las edades herencia en los ncleos de circones indican que

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    este ltimo orgeno se encuentra probablemente presente como basamento delprimero en todas las Sierras Pampeanas orientales en las que la orognesisFamatiniana es patente. Sin embargo en las Sierras Pampeanas occidentalescorrespondientes al terreno Precordillera, el basamento es significativamentedistinto y de edad Grenville (aprox. 1,1 Ga). Entre ambos dominios del orge-no famatiniano discurre una sutura crptica cuya ubicacin precisa es todavadesconocida, aunque en base a determinaciones recientes U-Pb SHRIMP en cir-cones (Baldo et al., 2001) tendra que situarse bajo los sedimentos cenozoicosde la cuenca de San Jun y del Bermejo, entre las sierras de Pie de Palo y deValle Frtil.

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    FIG. 3. (esta pgina y la precedente) Secuencia de eventos orognicos de edad Paleozoica en el margen protoandinode Gondwana (modificado de Rapela et al, 1998b). Evolucin tectono-magmtica y geocronologa de Gondwana(Pankhurst et al, 1998; Rapela et al, 1998a, 1999); escala temporal propuesta por Gradstein y Ogg (1996). La secuen-cia sedimentaria, fauna y fases tectnicas en la Precordillera ha sido simplificada a partir de datos de Astini et al.(1995), Benedetto (1998) y Keller et al. (1998); estadios del Terreno Precordillera (Keller et al., 1998). Acrnimos:CO =Sierras de Crdoba; P = Puna; PC = Precordillera; SF = Sierra de Famatina; SPOc = Sierras PampeanasOccidentales; SPOr = Sierras Pampeanas Orientales; TC = Terreno de Chilenia; TP = Terreno PrecordilleraFIG. 3. (this page and the previous one) Sequence of Paleozoic orogenic events in proto-Andean margin of Gondwana(Rapela et al, 1998b, modified) Tectono-magmatic evolution and geochronological control for Gondwana are fromPankhurst et al, 1998; Rapela et al, 1998a, 1999); time scale of Gradstein y Ogg (1996). Sedimentary sequences, fau-nas, and tectonic phases in Precordillera are simplified from Astini et al. (1995), Benedetto (1998) y Keller et al.(1998); plate tectonic stages of Precordillera terrane are after Keler et al (1998). Acronyms: CO =Sierras de Crdoba;P = Puna; PC = Precordillera; SF = Sierra de Famatina; SPOc = Sierras Pampeanas Occidentales; SPOr = SierrasPampeanas Orientales; TC = Terreno de Chilenia; TP = Terreno Precordillera

  • EL ORGENO FAMATINIANO SOBRE BASAMENTO PAMPEANO (MARGEN DE GONDWANA)El orgeno Famatiniano instalado sobre basamento pampeano (proto-margen

    de Gondwana) muestra dos arcos magmticos: el interno, localizado en el propioantepas pampeano, en las Sierras de Crdoba, y consistente en una alineacin depequeas intrusiones de trondhjemitas, tonalitas y granodioritas ricas en Al(grupo TTG) de emplazamiento temprano (4995 y 4788 Ma), y el externo,al oeste del anterior, de tipo I cordillerano, calcoalcalino metaluminoso (princi-palmente granodioritas y monzogranitos), representado por abundantes plutonesemplazados entre los 4845 Ma y los aproximadamente 4653 Ma (Rapela et al.,1998b, Pankhurst et al., 2000) que se extienden por las provincias de Catamarca,La Rioja y San Luis. Los datos isotpicos demuestran que los magmas ascendie-ron a travs de una corteza continental madura, por lo que Pankhurst et al. (1998)concluyen que el arco magmtico externo fue de tipo continental, y no un arco de islas. El volumen de granitoides del arco cordillerano famatiniano es compa-rable por su volumen al del Lachland Fold Belt (Silrico-Devnico del sureste deAustralia). Los estudios isotpicos de Sr y Nd sugieren que aparte de algunos plu-tones del grupo TTG con filiacin astenosfrica, todos los dems granitoidesfamatinianos se derivaron de una seccin corteza-manto litosfrico de edad pro-terozoica (Pankhurst et al., 2000). Los modelos de elementos traza indican a suvez que el grupo TTG se form con bajo grado de fusin a partir de una fuentegabroide empobrecida, a una profundidad equivalente a 10-12 kb, en tanto que lastonalitas-granodioritas de tipo I se originaron a partir de una fuente litosfricaenriquecida, aproximadamente a 5 kb.

    Una caracterstica de los granitoides famatinianos y, ms concretamente, delos del arco externo cordillerano es la presencia de una foliacin gnea ms omenos acusada, debida a la orientacin de minerales y enclaves microgranulares,que vara entre NNE-SSO y NNO-SSE, que es el resultado del emplazamientomagmtico durante una prolongada etapa de deformacin regional de tipo proba-blemente transcurrente (por ej., Sierra de Chepes, Dahlquist, 2000).

    En la regin de la Puna existen sedimentos que ponen en evidencia la existen-cia de una amplia cuenca de retro-arco, entre el arco magmtico interno y el arcoprincipal, que fue rellenada con sedimentos marinos de poca profundidad, dep-sitos volcanosedimentarios y volcnicos de edad Tremadoc - Llanvirn (Bahlburgy Herv, 1997). Adems, en la Sierra de San Lus existen restos de corteza oce-nica metamorfizada (Complejo Mfico-ultramfico de las guilas) asociados alos metasedimentos de retro-arco (Sims et al., 1998), que sugieren que la apertu-ra y oceanizacin de ste lleg a ser importante hacia el sur. El metamorfismoalcanz aqu localmente la facies de las granulitas generada por la intrusin de loscuerpos bsicos y ultrabsicos (P = 5,7-6,4 kbar, T = 740-790 C, Hauzenbergeret al., 2001)

    Un rasgo muy interesante del orgeno famatiniano que podra guardar relacincon el retro-arco, es el representado por los enormes batolitos de granitos peralu-mnicos (tipo S) del Velasco y Capillitas ubicados mayoritariamente en las pro-vincias de la Rioja y Catamarca (Fig. 2), considerados hasta hace poco como

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  • intrusiones de edad Silrico-Devnica y por lo tanto, posteriores a la orognesisfamatiniana. Dataciones U-Pb SHRIMP en circones de estos granitoides (Rapelaet al., 1999; Pankhurst et al., 2000), han proporcionado edades de cristalizacincomprendidas entre 4843 Ma y 469 3 Ma, correspondientes al OrdovcicoInferior, por lo que este magmatismo es famatiniano y coincidente por su edadcon el magmatismo del arco externo cordillerano. El dominio donde afloran estosbatolitos corresponde aparentemente en la actualidad a la regin comprendidaentre el arco externo famatiniano y el antepas pampeano. Precisamente Rapela etal., (1999) relacionan la gnesis de este magmatismo con la propia formacin delretro-arco famatiniano. La evidencia proporcionada por la geoqumica isotpica(Sr y Nd) sugiere para estos grandes cuerpos intrusivos un origen hbrido (fusinde protolitos supracrustales e hibridizacin con magmas granodiorticos de tipoI) (Pankhurst et al., 2000).

    El cierre de la cuenca de retro-arco durante el Ordovcico Medio a Superiorgenera cabalgamientos sinmetamrficos de vergencia por lo general hacia eloeste. Durante este evento, al final del metamorfismo, se emplazan extensos com-plejos pegmatticos (pegmatitas peralumnicas) en Sierra de Valle Frtil y Sierrasde San Luis, entre otras, que han arrojado edades Rb-Sr de 4553 Ma (Galindo etal, 1996)

    Otro rasgo destacable del orgeno famatiniano es la presencia generalizada defajas de rocas milonticas de rumbo sub-meridional y gran recorrido, superpues-tas a las metamorfitas y a todas las rocas gneas descritas, tanto dentro del propioorgeno (por ej., Sierra de Chepes, Pankhust et al.,1998; Sierra de Velasco, Lpezet al., 1996, Rossi et al., 2000; Sierra de Famatina, Saal et al., 1996, Durand yLpez, 1996), como en el antepas pampeano (Sierras de Crdoba, Kraemer et al.,1995). Estas zonas de cizalla con fbricas dctiles y dctil-frgiles y cinemticavariable (principalmente fallas inversas hacia el oeste y en menor medida desga-rres dextrales) parecen haber funcionado repetidamente, despus del emplaza-miento de los complejos pegmatticos tardi-metamrficos. Los datos radiomtri-cos (K-Ar y Ar-Ar) sugieren dos perodos de actividad de estas fajas milonticas,uno esencialmente durante el Silrico (entre los 450 y los 435 Ma) y otro poste-rior, el el Devnico Medio a Superior, entre los 365 y 373 Ma, este ltimo coin-cidente con el emplazamiento de los plutones granticos ricos en K post-famati-nianos (Rapela et al., 1998a ; Sims et al., 1998). EL ORGENO FAMATINIANO EN SIERRAS PAMPEANAS OCCIDENTALES. EL MARGENORIENTAL DEL TERRENO PRECORDILLERA

    La Precordillera Argentina es una alineacin orogrfica situada entre lasSierras Pampeanas por el Este y la Cordillera Frontal andina por el oeste. En ella,aflora una potente secuencia sedimentaria extica de edad Cmbrico a Devnicocon caractersticas de plataforma carbonatada de margen pasivo hasta elOrdovcico Medio (p.ej., Astini, 1998). Esta secuencia est muy imbricada tect-nicamente al ser parte de un cinturn de cabalgamientos y pliegues (fold andthrust belt) desarrollado en el Terciario, durante la orognesis Andina, y no aflo-

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  • ra su basamento. Sin embargo, la edad de ste basamento se ha podido establecera partir de la datacin de los xenolitos contenidos en las rocas volcnicas delMioceno que la atraviesa, resultando ser mesoproterozoicas y equiparables a lasde la orognesis Grenville (aprox. 1,1 Ga; Kay et al., 1996). Trabajos posterioresdemostraron que este basamento aflora extensamente en las Sierras PampeanasOccidentales, Sierras de Pie de Palo y Umango (McDonough et al., 1993; Varelaet al., 1996; Vujovich y Kay, 1998, Pankhurst y Rapela, 1998) que, por lo tanto,se han integrado junto con la Precordillera en el denominado terreno PrecordilleraArgentina, elemento extico de la geologa del margen andino suramericano. Esteterreno tiene unos 1000 km de longitud, incluyendo su probable extensin meri-dional, comprendida entre las latitudes 29 a 37S.

    La secuencia de plataforma carbonatada de margen pasivo de la PrecordilleraArgentina es similar a la de los Appalaches meridionales, donde tambin los sedi-mentos recubren rocas metamrficas de edad Grenville pertenecientes aLaurentia, el cratn ancestral del continente norteamericano (Dalla Salda et al.,1992, 1998; Astini et al., 1995; Keller et al., 1998). Tambin, la presencia de fau-nas laurnticas en la Precordillera (Benedetto, 1998 y referencias) y la compati-bilidad paleomagntica de la presencia de Laurentia frente al borde proto-andinode Gondwana en el Cmbrico (Dalziel, 1997, y referencias), sugeran que laPrecordillera Argentina fuera un fragmento de Laurentia acreccionado al margenproto-andino de Gondwana en el Paleozoico Inferior.

    Aunque el origen laurntico del terreno Precordillera es aceptado actualmente porla mayora de investigadores, la geometra de la acrecin a Gondwana y edad precisa de la misma, resultan todava controvertidas (e.g. Dalla Salda et al.,1992, 1998; Astini et al., 1995; Dalziel, 1997; Benedetto, 1998; Rapela et al., 1998b).

    Una interpretacin alternativa a la del origen laurntico de Precordillera es la defendida por Aceolaza y Toselli (1999). Segn estos autores el terrenoPrecordillera habra sido parte de Gondwana, teniendo su origen en el margenNeoproterozoico de Surfrica Sudamrica Antrtida y desplazndose hasta suposicin actual mediante transcurrencia dextral, subparalela al margen del super-continente.

    En cuanto al basamento del terreno Precordillera, donde mejor se conoce es enla Sierra de Pie de Palo (Fig.s 1 y 2), que muestra una elevada complejidad estruc-tural. La deformacin asociada a la colisin famatiniana ha provocado una super-posicin de unidades tectnicas imbricadas separadas por cabalgamientos dcti-les de vergencia Oeste (Ramos et al., 1996; Casquet et al., 2001a). Estas unidadescontienen componentes desmembrados del basamento grenvilliano y adems unacobertera sedimentaria de plataforma carbonatada post-grenvilliana (secuenciaDifunta Correa; Baldo et al., 1998), que podra ser equivalente a la secuenciacambro-ordovcica de la Precordillera, ambos fuertemente deformados y meta-morfizados (Casquet et al., 2001a). Los componentes del basamento grenvillianoreconocidos hasta el momento son: un complejo ofioltico con afinidades geoqu-micas de arco-isla y retro-arco y una edad proxima a 1.1Ga (Vujovich y Kay,1998), una potente secuencia de sedimentos esencialmente siliciclstica y diver-sos ortogneises metalumnicos y peralumnicos. Hay adems evidencias de meta-

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  • morfismo regional grenvilliano tanto en la unidad ofioltica como en los metase-dimentos siliciclsticos (McDonough et al., 1993; Pankhurst y Rapela, 1998;Casquet et al., 2001a).

    La hiptesis Laurntica de la procedencia del terreno Precordillera ha dadolugar a tres interpretaciones paleogeogrficas distintas, resumidas recientementepor Dalziel (1997). Dalla Salda et al. (1992) concluyen que el terrenoPrecordillera es un fragmento desmembrado de Laurentia, con posterioridad a lacolisin de sta con el margen de Gondwana para dar lugar a la orognesisFamatiniana. Astini et al. (1995), por el contrario, sostienen que el terrenoPrecordillera es un microcontinente separado de Laurentia durante el CmbricoSuperior, y que termin colisionando con Gondwana despus de una larga derivaa travs del ocano Iapetus. Finalmente, Dalziel (1997) propone que el terrenoPrecordillera sea el relicto de una hipottica terminacin triangular del extremomeridional del continente de Laurentia, semejante a la actual de Argentina con suprolongacin submarina en el plateau de Las Malvinas. En esta hiptesis,Laurentia estara derivando en sentido horario durante el Paleozoico Inferior, alre-dedor del margen suroccidental de Gondwana, a la vez que la litosfera ocenicadel Iapetus subduca bajo ste continente. El saliente meridional de Laurentia ter-minara colisionando con Gondwana en el Ordovcico Medio, en la posicin queocupa actualmente el terreno Precordillera. En todas estas hiptesis, el lugar deorigen del terreno Precordillera es el entrante de Ouachita, una enigmtica dis-continuidad reconocida desde antiguo en el margen appalachiano de Laurentia,que discurre por los estados de Texas, Oklahoma, Arkansas y Mississippi (USA)(p.ej., Dickerson y Keller, 1998). Las semejanzas de ndole estratigrfico y pale-ontolgico as como el timing de los procesos geolgicos acaecidos en elCmbrico en ambas regiones avalan esta hiptesis.

    LA ACRECIN DEL TERRENO DE PRECORDILLERA

    El momento de la colisin del terreno Precordillera con Gondwana ha sidomotivo de amplia controversia. Algunos autores, basndose principalmente en elanlisis de la sucesin sedimentaria en la Precordillera, interpretan que la colisintuvo lugar en el Ordovcico Medio, coincidiendo con el colapso de la plataformacarbonatada de la Precordillera (Dalla Salda et al., 1992; Astini et al., 1995;Dalziel, 1997; Ramos et al., 1998). Otros autores argumentan que la colisin tuvolugar despus del Ordovcico Superior (ver resumen en Rapela et al., 1998b).

    Recientemente se ha datado el metamorfismo famatiniano en la Sierra de Pie dePalo (edad U-Pb SHRIMP de recrecimientos metamrficos en circones detrticos dela Secuencia Difunta Correa) (Casquet et al., 2001a). La edad obtenida, aprox. 460Ma, demuestra que la acrecin del terreno Precordillera tuvo lugar en el OrdovcicoMedio, confirmando as la primera de las dos hiptesis mencionadas.

    Los datos termocronolgicos en Sierra de Pie de Palo, sugieren que la subduc-cin-colisin del terreno Precordillera con el margen de Laurentia fue probable-mente oblicua y de bajo ngulo (Casquet et al., 2001b). En la Sierra de Pie de Palo,que corresponde al margen oriental del terreno Precordillera, se ha reconocido un

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  • metamorfismo de relaciones P/T altas (60050 C y 131 kb; Baldo et al., 1998)que indica la existencia de una cua orognica con fuerte engrosamiento cortical.Esta etapa fue seguida por exhumacin a favor de cabalgamientos dctiles con ver-gencia hacia el oeste. La datacin U-Pb SHRIMP a la que se ha hecho referenciams arriba (460Ma) correspondera a esta etapa de exhumacin precisamente. Enel margen Gondwnico, por el contrario, el gradiente P/T del metamorfismo, pare-ce disminuir hacia el Este (77020 C y 121 kb; Baldo et al., 2001 en prensa),llegando a ser de relaciones P/T bajas (400 a 700C y P = 2 a 3 kb) en el dominiodel arco magmtico, en las Sierras de Chepes y Malanzn (Dahlquist y Baldo1996; Pascua, 1998; Pankhurst et al. , 1998; Dahlquist, 2000).

    CONCLUSIONES

    El margen proto-andino de Gondwana ha sido el escenario de al menos dosorognesis desde el desmembramiento del supercontinente Rodinia, al final delNeoprotrozoico, hasta el reagrupamiento de las masas continentales en Pangea alfinal del Carbonfero. Ambas orognesis van precedidas de un periodo de apertu-ra ocenica y sedimentacin en mrgenes pasivos y culminan en subduccin oce-nica con desarrollo de arcos-magmticos de tipo cordillerano y colisin de tipocontinente-continente. La evolucin durante el Paleozoico Inferior del margenproto-andino de Gondwana se ha resumido en el cuadro en la Fig. 3.

    La primera orognesis (Pampeana), tuvo lugar durante el Cmbrico Inferior Medio y fue de duracin breve: unos 15 millones de aos para las etapas de sub-duccin y colisin continente-continente. El ciclo se inici con la apertura delocano puncoviscano (560 Ma) acompaando al drifting de un microcontinen-te de probables afinidades gondwnicas.

    El ciclo Famatiniano se inicia con una nueva apertura ocenica, reinicindosela subduccin alrededor de los 499 Ma (Cmbrico Superior) que va acompaadapor la construccin de un extenso arco magmtico cordillerano (granitoides detipo I) y la apertura de una cuenca de retroarco, con corteza ocenica bien docu-mentada hacia el sur (Sierra de San Lus). La presencia regional en los granitoi-des Famatinianos de una foliacin magmtica meridional, subparalela a la folia-cin externa, sugiere que el emplazamiento fue sintectnico y posiblemente en unrgimen de deformacin regional de tipo transcurrente. Es de destacar que enposible coincidencia con la fase de retroarco existe un importante plutonismo degranitos peralumnicos (tipo S) que da lugar a los enormes batolitos del Velascoy Capillitas, entre otros.

    La acrecin del terreno de Precordillera a Gondwana fue probablemente oblicuay de pequeo ngulo. La colisin tuvo lugar en el Ordovcico Medio al haberse data-do el metamorfismo asociado a la misma en 460 Ma. El metamorfismo famatinianoasociado a la colisin muestra un descenso del gradiente medio P/T desde el margenoriental del terreno Precordillera al margen occidental de Gondwana. La deformacinfamatiniana se prolong hasta los 435 Ma en forma de bandas de cizalla regionales,localizadas sobretodo en el lado gondwnico del orgeno y en el antepas pampeano.

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    En cuanto a la procedencia del terreno Precordillera, parece claro su origen lau-rntico; sin embargo el marco paleogeogrfico de Gondwana y Laurentia duranteel Cmbrico y el Ordovcico Inferior sigue siendo motivo de controversia.

    AGRADECIMIENTOS

    Este trabajo ha sido subvencionado por los proyectos PICT98-4189 argentinoy PB97-1246 espaol. Este trabajo es una contribucin al proyecto IGCP-436:Tectonic Evolution of the Pacific Gondwana Margin. Structure, Assembly andBreak-up Events.

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