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Tesis - Petrología y geoquímica del granito orbicular de Caldera, Región de Atacama (Santuario de la Naturaleza)


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Tesis aportada para compartir con la comunidad por Sr. Italo Constanzo Faúndez, Geólogo de la Universidad de Atacama.

Petrología y geoquímica del granito orbicular de Caldera, Región de Atacama (Santuario de la Naturaleza). Valoración de las posibles causas de la génesis de la textura orbicular.


El granito orbicular de Caldera (Santuario de la Naturaleza) representa un magnífico ejemplo de las texturas orbiculares que están presentes en pocas localidades de todo el mundo. Las texturas orbiculares, presentes en granitoides de diferentes composiciones, se describen como estructuras esferoidales compuestas por un núcleo y varios anillos de crecimiento de fases minerales, que se pueden presentar en texturas radiales y/o en una repetición concéntrica y rítmica. Su origen se relaciona con condiciones muy especiales de cristalización, en la que las transiciones entre fases de sobrecalentamiento y sobre-enfriamiento se pueden dar de manera brusca, con una clara influencia de las tasas de enfriamiento y la presencia de fluidos ricos en H2O.



El estudio del granito orbicular de Caldera consiste en la caracterización geoquímica y petrográfica de cada una de las facies que componen dicho cuerpo intrusivo: núcleo orbicular, armazón orbicular, matriz inter-orbicular y roca de caja. Mediante este estudio, se propone el modelamiento de dichas composiciones y paragénesis minerales con el propósito de obtener una idea de los mecanismos que generan las texturas orbiculares. Es importante considerar a la hora de proponer este modelo aspectos como, la generación de espacios en magmas parcialmente cristalizados (fracturas intramagmáticas o frentes de cristalización), el aumento de la actividad del H2O en estos espacios y su impacto sobre el descenso de las temperaturas de líquidus, las altas tasas de enfriamiento y cristalización, y el tiempo de evolución de los magmas orbiculares, cuyas relaciones reflejan una alta ductilidad en condiciones de altos contenidos de cristales.

CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

1.1 Problema de investigación


Granitoides con textura orbicular han sido descritos en pocas localidades a nivel mundial y, aunque es una textura poco común, se presenta en una gran variedad de composiciones graníticas (Elliston, 1984). Diversos autores como: Eskola (1938), Goodspeed (1942), Leveson (1966), Moore y Lockwood (1973), Aguirre et al. (1976), Enz et al. (1979), Elliston (1984, 1985), Vernon (1985), Symes et al. (1987), Owen (1991), Ort (1992), Sinclair y Richardson (1992), Decitre et al. (2002), Lahti (2005), Lindh y Näsström (2006), Tagiri et al. (2007), Abdallah et al. (2007), Kennan y Lorenc, (2008), Grosse et al. (2010), entre otros, han aportado ideas sobre la génesis de esta particular textura en rocas magmáticas.

Los granitoides con estructuras orbiculares se emplazan en cuerpos decamétricos a hectométricos, habitualmente en los márgenes de estos complejos plutónicos intrusivos (Decitre et al., 2002). Las orbículas son estructuras esferoidales compuestas por un núcleo y varios anillos de crecimiento de típicos minerales graníticos, con diámetros que varían desde 6 a 20 cm, donde el crecimiento de los minerales puede originar texturas radiales y/o una repetición concéntrica y rítmica de minerales ferromagnesianos y cuarzo-feldespáticos (Elliston, 1984). El primer afloramiento de rocas orbiculares conocido en Chile es descrito por Aguirre et al. (1976) al norte de la localidad de Caldera (III Región). El cuerpo presenta una morfología intrusiva en forma de dique, con formas lobuladas y “comb layering” en los contactos con el encajante, y representa una superficie expuesta de unos 375 m2 (Aguirre et al., 1976). El cuerpo orbicular está emplazado en un batolito Jurásico de composición tonalítica, específicamente en el Plutón Relincho, y cortado (tanto el granitoide con textura orbicular como el encajante) por diques diabásicos (Godoy & Lara, 1999).


Se han hecho descripciones sobre la petrografía de las rocas que afloran en el sector de estudio por Aguirre et al. (1976). No obstante, la información se encuentra algo desactualizada y no se han obtenido resultados concretos acerca de los mecanismos que originan las texturas orbiculares en el afloramiento.



La génesis de las rocas con textura orbicular es tema de discusión aún en la actualidad, no obstante su origen magmático no se cuestiona. No hay una explicación simple de la formación general de las texturas orbiculares, por lo que se han propuesto varios modelos. Esto refleja la diversidad de los contextos texturales y magmáticos de los granitoides orbiculares (Decitre et al., 2002). Entre los mecanismos propuestos para la cristalización de las orbículas destacan:

1) La rápida cristalización de magmas inmiscibles y super-saturados (Barriére, 1972).
2) El Sobre-enfriamiento adiabático (Piboule et al., 1989).
3) Procesos controlados por la alta difusividad de elementos (Meyer y Altherr, 1991).

Son muchos los autores que apuntan a que la formación de las texturas orbiculares debe producirse bajo condiciones reológicas y difusivas de un gel silicatado formado por la mezcla de hidrosilicatos (Elliston, 1984).

La cristalización de los granitoides orbiculares puede tener su equivalente experimental en metalurgia en la transición entre la solidificación columnar y equi-axial en el acero (Thévoz, 1998). La solidificación columnar procede de manera unidireccional (dendrítica), y es equivalente a la textura plumosa de los Kfs o Pl + Hbl en los armazones de las orbículas.

La transición hacia una cristalización equi-axial produciría cristales inter-crecidos de manera semejante a las texturas de la matriz de las orbículas. La transición entre ambos mecanismos de crecimiento cristalino es un proceso complejo, pero está fundamentalmente condicionado por la tasa de enfriamiento.

El objeto de este estudio es obtener el o los mecanismos que hacen posible la formación de la textura orbicular, a través del estudio petrológico y geoquímico de las diferentes facies que componen el granitoide orbicular. Es importante, además, considerar las relaciones que posee dicho cuerpo orbicular con la roca encajante y el dique diabásico que lo corta. Esto permite obtener una conclusión de si la hipótesis de partida es algo concluyente o no en lo que respecta a un mecanismo de formación para la ya mencionada textura orbicular.

1.2 Hipótesis

La hipótesis general de partida respecto a la formación del granitoide orbicular de Caldera, se basa en las propuestas de Aguirre et al., 1976, Grosse et al., 2010, y las variables que condicionan la formación de la textura orbicular propuestas por Elliston, 1984. Dicha hipótesis parte de la generación de una fractura intramagmática o la generación de un espacio con forma lensoidal en el frente de solidificación del magma encajante del cuerpo orbicular, la presión dentro de este espacio es menor que la presión que existe en el magma encajante, esta diferencia de presión favorece, por tanto, la migración de fluidos y volátiles hacia el espacio creado, donde se empieza a intruir nuevo material magmático que incluye fragmentos (enclaves) del magma encajante. El exceso de agua en el fundido intrusivo en el espacio generado provoca un sobrecalentamiento y disolución de todas las semillas de crecimiento o pequeños cristales que contiene el magma, dejando los enclaves del magma encajante como únicos puntos de nucleación para la cristalización de las fases minerales que componen las orbículas, cuyo crecimiento debe producirse en condiciones de sobre-enfriamiento durante el emplazamiento o por el escape de los volátiles.

Los estudios geoquímicos de Aguirre et al., 1976, consideran que un mismo fundido genera a la orbícula (excepto el núcleo, equivalente a fragmentos de la roca de caja) y la matriz inter-orbicular, por diferenciación magmática de una composición de partida diorítica a cuarzo-diorítica, que genera un “acumulado de textura orbicular” de composición gabroica formado por Hornblenda + Plagioclasa ± Piroxenos ± Biotita ± Magnetita, y un magma residual rico en fluidos segregado hacia el exterior de la orbícula de composición granodiorítica y abundantes dominios de pegmatitas. Las últimas fases de la cristalización de las orbículas y la matriz se producen en condiciones de alta ductilidad, ya que tanto las orbículas como los mega-cristales de Feldespato potásico son deformados en estado plástico al entrar en contacto, sin la aparición de fracturas, indicando elevadas temperaturas, lo que sugiere un proceso rápido y dinámico para la formación de las orbículas.


1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo General

  • Obtener el o los mecanismos involucrados en la génesis de las texturas orbiculares del granitoide orbicular al norte de la localidad de Caldera (Santuario de la Naturaleza).

1.3.2 Objetivos Específicos



  • Caracterizar petrográficamente las diferentes facies que componen el granitoide orbicular, con especial énfasis en las diferentes zonas dentro de la orbícula.
  • Describir geoquímicamente las diferentes zonas establecidas en las orbículas.
  • Establecer la relación entre la roca de caja de composición tonalítica y el granitoide orbicular.
  • Proponer posibles modelos que explique el o los mecanismos de emplazamiento de los magmas que generan las texturas orbiculares.



1.4 Ubicación y Accesos

El sector de estudio se ubica en la costa, a 11 km. al norte de la ciudad de Caldera (III Región, Chile), en las coordenadas UTM (Datum WGS 1984-19S) 7.015.308 - 7.015.327 mts. N y 321.835 - 321.852 mts. E, abarcando un área de aproximadamente 375 m2. Para acceder al sector de estudio desde la ciudad de Caldera, se debe transitar a través de la Ruta 5 Norte (Fig. 1.1), recorriendo aproximadamente 10.5 kms. y posteriormente en el km. 894 aprox. se toma la ruta C-316, esta última dirige directamente al afloramiento del Granito Orbicular.
Fig. 1.1: a) Mapa de ubicación y accesos. Línea roja muestra la Ruta 5 norte y la línea amarilla muestra la ruta C-316, por donde se ingresa al área de estudio (santuario de la naturaleza, granito orbicular, III Región, Chile). b) Mapa de la Región de Atacama, donde la marca roja indica el sector de estudio. c) Mapa de Chile con la III Región señalada en color rojo.

1.5 Trabajos Anteriores

  • Farrar et al. (1970), datación del filón de tonalita orbicular en donde presentaron una edad K-Ar en hornblenda de 182 ± 6 Ma. para este último.
  • Aguirre, L., Hervé, F. y Campo, M. (1976), descripción del granito orbicular y exposición de hipótesis de las posibles causas que generan la textura orbicular del mismo.
  • Dallmeyer et al. (1996), estudio basado en los eventos que ocurrieron en la zona de límite de placas en el Norte de Chile entre los 26°-27°30’S, donde se acotaron complejos plutónicos por edades de 40Ar/39Ar.
  • Godoy y Lara (1999), levantamiento geológico de Chañaral (Hoja Puerto Flamenco Región de Atacama) a escala 1:100.000, definiendo formalmente el Complejo Epimetamórfico Chañaral y al Plutón Relincho.

 

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