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V CON6RESO GEOLOGico CmLENO

§Bntiago, 8 - 12 Agosto de 1988

Departamento d@ Geología y Geof i`sicaUniversidad de Chile

TOM0ll E63 -E74

GEOCRONOLOGIA DE LA SIERRA LIMON VEP`.DE, ANTOFAGASTA, CHILE.

Cordaiii, U.*; Kawashita, K.*; Baeza, L.**; Dtaz, M.*; E\/angelis-ta' D*.

* lnstit.uto cie Geociencias, Universidad de Sao Paulo, Brasil.

** Depto. de Geociencias, Universidad del Norte, Antofagasta, Chile.

RESFJHN

El basamento cristalino de la Sierra Limón Verde, sur de Calama, está compuesto de rocas metamórficas (esquistos y anfibolitas), e intruídopor granitoides de] Complej.o lntrusivo Limón Verde. Estudios geocronológicos anteriores basados en dataciones K-Ar en minerales y en "errorcro=nas" P`b-Sr total, señalan una edad paleozoica superior para el Complej.olntrusivo y algo más antigu.a para las i-ocas metamórf icas.

Para complementar e] esquema geocronológico r.egional se presentanen este trabaj.o isócronas resultantes de muestras provenientes de un soloaf loramiento tanto de] granitoicle como de um cuerpo anf ibolÍtico. Se obtuvo una isócrona Rb-Sr roca total del grani.to de microclina y biotitasobre la base de ocho muestras con una edad de 276 ± 24 Ma, Ri= 0.7055,MSWD= 1.1. Este resultado se interpreta como la edad .de la intrusión yconcuerda con los datos K-Ar existentes en la regi6n.

En anfibolitas de granate, y sobre la base de siete muestras, Seobtuvo una isócrona de aproximadamente 300 ± 20 Ma y Ri= 0.7038. Se Con-sidera este valor como repi-esentativo de la edad del metamorf ismo regio-nal. La baja razón isotópica inicial confirma el origen ígneo de las an-fibolitas y sugiere un breve lapso ent:re la formación del protolito báSi~co y el metamorfismo regional.

1,-

INTRODUCCION

La región de la Sierra Limón Verde, ubicada al sur de la ciudadde

Calama, está inserta en la unidad morfo-estructural denominada "Precordi

11era Andina'' o Cordillera de Domeyko (FÍg.1),1a quees fundamentalmente un

cinturón crista,ino-met:clmórfico compuesto de rocas pa,éozoicas de basa-

mento y rocas meso-cenozcticas de cobertura.

En la actualidad se encuentran afloramientos esporádicos de i-ocas

de basamento metamorfisadas en la Pre-Cordillera Andina, como los de la

Sierra Limón Verde, los que han sido interpretados como un complejo de

subducción a£recionado al margen continental activo de Gondwana durant:e

e] ú]timo tiempo de] Pa]eozoíco. En este período los Andes de Chile y

Argen:tina mostraron una historia aparente de crecimiento continental por

acreci6n de terre!ios ex6ticos y construcción de prismas a lo largo de la

zona de subducción del margen pacíf ico (HERVE y otros,1987).

Las rocas de basamento cristal ino-metamórf ico lian sido solevanta-

das por niovimientos compresivos de importancia, como lo señalan CHONG y

REU'TTER (.1985) en la CordiHera de Domeyko, o en la región de Limón Ver-

de (BAEZA y PICHOWIAK,1988).

ANTECEDENTES GEOCRONOLOGICOS I)E LA SIERRA. LIMON VERDE

Los intentos de datar Tas rocas metamórficas de LV no son unifor-

mes, y muestran dificultades en obtener una edad absoluta para ellas.

HERVE y otros (1985). establecieron una edad de 309 ± 11 Ma con una razón

inicial Sr87/Sr86 de Oo7071 para el metamorfismo regional, y estiiiiaron

una edad de 405 Ma para las rocas protolíticas de acuerd'o a cá1culos de"tiempo de residencia'' del material original en la corteza.

Por otra part:e, ROGERS (1985) sugiere una forhiación precámbrica

para estas rocas, en un rango comprendido entre 913 y 1308 Ma deducida

de estudios isotópicos Sm/Nd.

Los antecedentes geocronológicos para establecer ia edad de las ro

cas intrusivas de LV son:

E64

©

MARINOVIC y LAHSEN (1984) entregan edades K-Ar en biotita de 305±4

y 29`1 ± 4 Ma para rocas graníticas de Cerro Moctezuma, al este de LV.

liERVE y otros (op.cito) establecen un rango de intrusión para LV en

tre 293 ± 11 y 276 ± 6 Ma mediante errorcronas segdn el método K-Ar en

b i ot i ta .

ROGERS (op.cit.) medianteerroTcroiiasRb-Sr en roca total, determina

una isócrona de 266 ± 42 Ma y una razón inicial Sr87/Sr86 de 0.7062 ± 4

er! rocas granTticas.

A su vez, DA" y otros (1986) analizan zircones según U/Pb en grani

tos y seña!an una edad de 298 ± 1.5 Ma. Todos los estudios geocronológ+

cc>s ariteriores indican una edad paleozoica superior comprendida entre 300

y 260 iMta (Carbonífero Superior-Pérmico) para la intrusión principal de

Limón Verdeo

MARC0 GEOLOGICO

La Sierra Limón Verde, sur de Calania, es un cord6n montañoso elon-

ga.do en dirección NNE, que es uiia prolongación iiorte de la Cordillei-a de

Donieyko., y que está controlado estruct.uralmente por fallas de magnitud

regional. Comprende una unidad metamórfica, identificada como ''Serie Me

tarnórfica de Aguada Lim6n Verde'' y el "Complej.o Plutónico Sierra Limón

Verde", conectados ambos por faHas (BAEZA y VENEGAS,1984). (Fig..1).

La Sierra Limón Verde ha sido afectada y controlada por una neotec

tónica aridirta de fal lamientos en compresión-transpresión que permiti6 su

levantamiento ccimo bloques ("upthrust-belt", BAEZA y PICHOWIAK,1988).

La Serie MetamórFica de Aguada Limón Verde (SMLV) consiste en al-

ternancias de esquistos micáceos y anfibolitas, con intercalacione.s sub-

ordinadas de cuarcitas, las cual.es afloran a lo largo .del borde occiden-

tal de la Sierra Líiiión Verde (Fig.1). Esta serie e;tá bien expuesta,

con buenos afloraniientos en este sector, existiendo, además, algunos blo

ques pri.ncipalmente anf ibolÍticos, en el interior del complejo plut6nico.

E65

Uoidodes ÍVlorfoesíructurÍ]les

H M6'gozo/c>o -C'encizo/.c>o.

FSS ¿ompio)o Piuiónico pr!r]aipaimenie qrciniiog

E± CompieJo Piuíónico princ:ipoimenie granodic)riia

E= o-"E± SeriQ malamórríca de esquigtos v anfibolilos

0 3 knr'_t. ' _ _ ____' _ _±

6g0oc,`

FIG.l ESQUEMA GEOLOGICO DE LIMON VERDE Y

UBIC;ACION DE MUESTRÁSmc)yo'O0

E66

Los esquistos son típicamente foliados, con texturas gruesas gra-

no-1epidoblásticas y su mineralogTa más frecuente es: cuarzo-biotita-mi

ca b]anca-granate-(esfena). (BAEZA,1984).

La5 anfibolitas son rocas densas, oscuras, típicamente nematograng

blásticas, aán con cúniulos granatíferos y su m.hdieralogía más típica es:

hornblenda -o]igoclasa -`esfena ± zoicita ± cuarzo ± gran'ate ±

bio[ita (BAEZA, op.cit.).

Los tipos petrográficos frecuentes son anfibolitas ccÍÍiunes y anfi-

bol itas granatíferas.

Las condiciones metam6rf icas establecidas para las rocas metamórf i

cas de LV, indican una facies transicional esquístos verdes-anfibolita

en la zoria de almandino y un gradiente P/T intermedio (P cercana a 5 Kb)

(BAEZA,1984; BAEZA y VENEGAS,1984).

Ei Complejo P.lutónico Sierra Limón Verde (CPLV) está def inido como

una asociaci6n de rocas intrusivas, originadas por un emplazamiento mag

mático, mú1tip]e y sucesivo que varía, desde gabros, dioritas, granodio

ritas, hacia gr.anitos. (BAEZA y VENEGAS, op.cit.).

Las texturas más típicas son granudas, hipidiomórf icas gruesas y,,

en parte, porfíricas, las que incluyen sectores más estrechos, de marca

da folíación, principalmente en rocas básicas e intermedias. Por otra.

parte, aquellas rocas ácidas son más homogéneas en composición y de tex-

turas iiiás granulares.

Las rocas tomadas para datación son fundamentalmente graníticas,

de colores claros (lc entre 0.5-4), equigranulares y de grano grueso, tT

picamente granitos de biotita,con cuarzo, feldespato alcaTino (microcli=

na, ortoclasa, pertita), biotita, plagioclasa, esfeno ± h.ornblenda. A1-

gunas presentan desarrollos cristalinos muy gruesos (pegmatíticos).

La dirección preferencial de la estructura néisica en.1as rocas pl±

tónicas de LV es paralela a la de los ej.es de pliegues en las metamorfi-

tas (rocas huéspedes de las plutonita5), relación que seg.ún BAEZA y VENE

E67

GAS (1984) sugerirfa cierta contemporaneidad entre el emplazamientp del

cuerpo i`ntrusivo y, al menos, parte de la deformación de la Serie Meta-

mór f i ca .

GEOCRONOLOGIA

a) Métodos Analíticos

Se analizaron muestras provenientes de un solo afloramiento, tan

to de un cuerpo anfibolítico (7 muestras de anfibolita, CH-LV-3) como

de rocas gi-aníticas del complejo intrusivo (8 muestras de granito, CH-

LV-4), cuya ubicación se encuentra en la figui-a 1. Los aná1i5is fue-

ron realizados en el Centro de Pesquisas Geocronológicas de ]a Univer

sidad de Sao Paulo-Brasil, siguiendo metología descrita por KAWASHITA

y otros (1974).

Las razones isotópicas 87Sr/86Sr norma]izadas, admitiendo que la

razón 86Sr/88Sr es iguai a 0,1194, fueron obtenidas en un espectróme-

tro de masa multicolector VG-354. Los errores para las ra.zones 87Sr/86Sr fueron menores que ± 0,00005 y el valor promedio de esta razón p±

ra el patrón NBS-987 en 5 análisis fue de 0,710250 ± 0,000034.

Las razones 87Rb/86Sr en anfibol itas fueron determinadas por mé-

todo de di]ución isotóPica uti 1 izando espectrómetro Varian Mat TH-5

con precisión analTtica mejor que 1%, mientras que los granitos (tabla

2) que fueron determinados por XRF en un equipamento Philips de 2KW,

presentan errores de cerca de 2%.

Para el cá1culo de las isócronas se siguió el método propuesto

por WILLIAMSON (1968) utilizando errores adecuados a la metodología em

p l eada .

Para distinguir isócrona de errócrona o un alineamiento de los

puntos dentro cie ]os errores analfticos fue calcu]ada ]a desviación

media cuadrática ponderada (MSWD).

Los datos analTticos completos de las determinaciones Rb-Sr apa-

E68

á8

`.

i,`.

is`,

recen en }a Tabla N°1 para las anfibolitas y en la Tabla N°2 para los

9 ran i tos .

b) Serie metamórf ica de Aguada Limón Verde.

Se estudió y analizó 7 muestra5 de rocas anfibolÍticas prove-

nientes del afloramiento CH-LV-3 (Fig.1), tanto de anfibolitas comu-

nes conio de tipos granatíferos. Son rocas masivas o foliadas que pr±

sentan texturas variables desde nematoblásticas a nematogranob]ásti-

CaS.

La mineralogía representativa de ]as anfibolitas es: hornblen-

da -c>1igoclasa -zoicita -esfena -cuarzo (granate).

En la Fig. 2 se i]ustra una isócrona P`b/Sr con 5 puntos bien

aiineados, ob.[enida en anfiboiitas. Sin embargo, dos puntos (H,G),

que se eiicuentran alejados de] alineamiento, ponen de manifiesto que

no siempre las anfibolitas soii un material muy favorable para Rb/Sr.

Excluyendo los puntos mencionados, el diagrama isocrónico de

ctnco puntos es bastante significativo y permite encontrar una razon

isotópica inicial baj.a igual a 0.7038 y una edad de 300 ± 20 Ma consi

derada conio mínima.

La razón isot6pica inicia] baj.a es consistente y señala, sin

lugar a dudas, un origen a partir del manto s.uperior, sugiriendo, ade

mas, un breve lapso de tiempo entre la formaci6n del proto]ito básico

y el metamorfismo regional.

Los result:ados ana]íticos Rb-Sr de anfibolitas se i]ustran en

la Tabla 1.

c) Complej.o plut6nico Limón Verde

Se analizó muestras de rocas graníticas provenientes del aflora

miento extenso CH-LV-4, ubicado en el f ]anco occidental de la Sierra

Limón Verde (Fig. i). Son fundamentalmente rocas niasivas o débilmente

foliac!as con típicas texturas hipidiomórficas granulares, que vartan

E69

E70

1

"E¿

desde granitos de microclina y biotita a granodioritas de biotita.

Además, está presente una muestra de pegmatita granrtica (C) corres-

rjondieiite a un ciiferenciado.

Los estudios isotópico.s Rb/Sr en roca total de s muestras, per-

miten obtener una isócrona de buena calidad con un buen a]ineamiento

de puntos, y una razón isotópica inicial Sr87/Sr86 de 0.7055 ± 0.002

(MSWD= 1.1) (Fig. 3). Esta razón isotópica señala una fuente magmáti

ca re]ativamente profunda, en la interfase manto superior-corteza in-

ferior. La edad resultante de esta isócrona es 276 ± 24 Ma y permite

conf irmar un rango de edad para la principal intrusión granítica-gr±

nQdiorítica de Limón Verde en el 1ímite Carbonífero Superior-Pérmico.

Los resultados analTticos P`b-Sr de granitos CH-LV-4 son presen-

t:ados en la Tabla 2.

TABLA I

RESULTADOS ANALITICOS Rb-Sr DE ANFIB0LITAS CH-LV-3 DE LIMON VERDE

NO CAMPO

CH-LV-3BC H - L V- 3 C

C H-LV -3 FC H - LV ~ 3 G

CH-L\/-3HC H - LV - 3 iC.l+ LV - 3 J

Rb* Sr*

Jppl. Jpd18,14 . 177,1

5,28 158,18,47 146,7

10,99 70,64,84 135,6

20,58 176,7

87Rb/86sr 87sr/86Sr

0,2960,0970,1670 ' 45 00 ,1030,337

12,80 141,3 0,262

* Aná1isis por dilución isotópica.

E7l

0 , 705070 , 704200 ' 704520 ' 705110 , 704900 , 705140 , 7051 1

TABLA 2

RESULTADOS ANALITICOS Rb-Sr DE GRANITOS CH-LVL4 DE LIMON VERDE

NO CAMPO

Rb*

(ppm)

Sr*(ppm) 87Rb/86sr 87Sr/86sr

CH-LV-4K

CH-LV-4N

CH-LV-4C

C H - LV - 4 FCH-LV-4B

C H -L V-4D

CH+V-4GCH-LV-4p

Aná1 isis por XRF

CONCLUSIONES

67,067,376,762,575,558,383,775 ,1+

566 , 7553,4358,3406 , 6483,2437,4534 ' 1552,4

0,342 0,707140,352 0,707190,620 0,708220,445 0,707500,452 0,707490,386 0,707160,454 0,707510,395 0,70740

Los result:ados isotópicos Rb/Sr de rocas del basamento de la

Sierra Limón Verde permiten concluir:

. una edad de 276 ± 24 Ma pai-a la intrusión principal granítico-grang

díorítica del Complejo P]utónico Limón Verde, conf irmando .un rango

de edad carbonífero superíor-pérmico para esta intrusión y un emplaL

zamiento en ]a interfase manto. superior-corteza inferior.

. una edad mínima de 300 ± 20 Ma para el metamorf i5mo regional de la

serie metamórf ica de Aguada Limón Verde. La baja razón isotópica

inicial Sr87/Sr86 de 0.7038 de anf ibol itas reafirma e] origen ígneo

de ellas y señala un aporte desde el manto superior y sugiere un lap

so de tiempo relativamente estrecho eiitre la formación de] protolito

básico y el metamorfismo regional.

Estos resultados muestran que la Sierra.Limón Verde tiene só1o

una historia paleozoica y descarta, por lo tanto, una edad precámbrica

anteriormente supuesta para esas rocas metamórf icas.

E72

8:: `!Ú

&:`i

®

S`

El complejo metamórf ico representaría la zona profunda de un

prisma de acreción iniciado a c.omienzos del Paleozoico Superior, al que

se ]e sobreimponen pulsos iiitrusivos hercínicos sincinemáticos a lo lar

go de una zona inicia] de subducción de ese margen pacífico.

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