estudiO COMPOsiCiOnal de sediMentitas siliCOClastiCas Y

615Revista de la Asociación Geológica Argentina 68 (4): 615 - 626 (2011)

estudiO COMPOsiCiOnal de sediMentitas siliCOClastiCas Y PaleOsuelOs de la FOrMaCiónMerCedes (CretÁCiCO suPeriOr), uruguaY

Ofelia r. tóFalO1, Pablo J. PaZOs1, 2 y leda sÁnCHeZ BettuCCi3

1 iDEAN, Departamento de Ciencias Geológicas, FCEN, UBA, Buenos Aires. E-mail: [email protected] Consejo Nacional de investigaciones Científicas y Técnicas (CONiCET). E-mail: [email protected] Departamento de Geología y Paleontología, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. E-mail: [email protected]

resuMen

La composición y textura de las epiclastitas y la micromorfología de los paleosuelos de la Formación Mercedes, aflorante enel oeste y sur de Uruguay, permitieron determinar áreas de procedencia, marco tectónico de las zonas de aporte, procesos dia-genéticos y variaciones paleoclimáticas en el Cretácico Superior de la cuenca de Paraná. La composición de las epiclastitas de-fine dos sectores de distinta procedencia, con límite transicional; en el norte dominan clastos de la Formación Arapey (volca-nitas), con menor aporte de la Formación Guichón (areniscas) y del basamento precámbrico (metamorfitas y plutonitas). Enel centro-sur dominan los últimos, son escasos los de la Formación Arapey y no hay participación de la Formación Guichón.El marco tectónico del área de aporte es cratónico, variando entre interior cratónico y continental transicional. El predomi-nio de granos estables sobre metaestables e inestables, indica que las epiclastitas se depositaron bajo un clima cálido y húme-do. El aumento de clastos metaestables alterados en la zona centro-sur, sugiere mayor proximidad al área fuente. Los proce-sos diagenéticos no han actuado uniformemente, por lo que la porosidad de las rocas es variable, con predominio de la detipo secundario por disolución. Los más importantes son: iluviación de arcillas y óxidos de hierro, recristalización y neo-formación de arcillas, precipitación de carbonato de calcio, sílice y disolución. En el tope de la unidad se desarrollan paleo-suelos, vinculados a la colmatación de la cuenca y a estabilidad tectónica, que permiten inferir un cambio climático, ya quela presencia de palygorskita y de arcillas iluviales indican clima cálido subárido, pero con marcados cambios estacionales dehumedad.

Cretácico Superior, sedimentitas continentales, paleosuelos, marco tectónico, cuenca de Paraná.

aBstraCt

Compositional study of siliciclastics sandstones and paleosoils from the Mercedes Formation (Upper Cretaceous), Uruguay. The composition and textures of epiclastic sedimentary rocks from the Mercedes Formation and the micromorphology ofits paleosoils are described in order to study the provenance areas, the tectonic framework, the paleoclimatic fluctuationsand the diagenetic processes affecting this unit during the Upper Cretaceous. The Mercedes Formation is located to thewest and south of Uruguay, in the Parana Basin. The combined provenance analyses on conglomerates and sandstonesshow two different source areas with a transitional boundary between them. Towards the north, the volcanic clasts fromthe underlaying Arapey Formation predominate while there is a minor input from the sandstones of the GuichónFormation and from metamorphic and plutonic sources (Precambriam basement). Besides, in the central-south area thePrecambrian clasts are dominant, and fragments from the Arapey Formation are scarce, while here, the Guichón Formationis not a source unit. The sandstone petrography shows interior to continental transitional cratonic provenance. Stable grainsare more abundant than metastables and instables suggesting that the sediments where deposited under warm and humidclimates. The increase of metaestables altered clasts in the central-south, suggests a near source area. The diagenetic pro-cesses were not uniform resulting in a varible porosity distribution, with a predominance of secondary porosity due to di-ssolution. The recognized processes are clay and iron oxides illuviation, clay neoformation and recristalization, carbonateand silica precipitation and disolution. The uppermost section of this unit has paleosoils, related to the complete infillingof the basin and tectonic quiescence, that suggest a change in the climate, the presence of palygorskyte and illuvial claysimply a semiarid seasonal climate.

Upper Cretaceous, continental sedimentary rocks, paleosoils, tectonic framework, Paraná Basin.

O. R . TOFALO, P. J. PAZOS Y L . SáNCHEZ BETTUCCi616

iNTRODUCCióN

La composición de las rocas epiclásticasestá relacionada con la roca madre, el cli-ma y relieve del área de aporte, el agentede transporte y procesos de depositación,la distancia recorrida, la diagénesis y tam-bién con la metodología adoptada para elestudio petrográfico (Dickinson y Suczek1979, Dickinson et al. 1983, Mack 1984,Ricci Lucchi 1985, Basu 1985, McBride1985, Dickinson 1985, Zuffa 1985, Blasiy Manassero 1989, Scasso y Limarino1997, Morrás 2003, Etchichury y Tófalo2004, entre otros).Los paleosuelos son importante indica-dores paleoclimáticos dado que su exis-tencia y tipo dependen de la combina-ción de distintos factores, tales como: cli-ma, material parental, relieve, biota y tiem-po y de los procesos formadores: adicio-nes, transferencias, translocaciones y pér-didas, (Buol et al. 1991, Porta Casanellaset al. 1994). En los últimos años los estu-dios micromorfológicos de paleosueloshan adquirido importancia relevante y seconsideran indispensables para una co-rrecta interpretación de los mismos(Zárate et al. 2002, Zárate 2003, Kemp etal. 2006, Zárate et al. 2009, Tófalo et al.2011). La presencia de paleosuelos biendesarrollados indica escaso aporte sedi-mentario terrígeno y condiciones de esta-bilidad tectónica.La composición de la fracción clástica dela Formación Mercedes, aflorante en lascuencas de Paraná y Santa Lucía, ha dadolugar a diversos trabajos, usualmente lo-cales o muy generales, desde que fueradescripta por primera vez por Lambert(1939, 1940). Posteriormente Serra (1945)se refirió sucintamente a los materialesobtenidos de una perforación realizadaen la ciudad de Mercedes (Uruguay), quejunto con los afloramientos de la margenizquierda del río Negro, en dicho país,constituyen la sección tipo de esta uni-dad.Más recientemente Bossi y Navarro (1991)indican que la unidad está constituida porconglomerados, areniscas conglomerádi-cas y areniscas (cuarzo-feldespáticas), ce-

mentadas por sílice y carbonato. Gancioy Ford (1990a y b), proponen dividir a laFormación Mercedes en dos miembros,el inferior constituido principalmente porpsefitas matriz soportadas que gradan aareniscas y el superior formado por are-niscas cuarzosas con matriz arcillosa, enlas que se encontraron cáscaras de hue-vos de dinosaurios.Chebli et al. (1989) describen sintética-mente los depósitos clásticos y carboná-ticos del Cretácico Superior, entre los queincluyen a las Formaciones Puerto Yeruá(Argentina) y Guichón, Mercedes y Asen-cio (Uruguay). Tófalo et al. (2002), hacenuna breve descripción de la composiciónmacro y microscópica de las sedimentitasepiclásticas. Por su parte, Goso y Perea(2004) proponen agrupar a las distintaslitologías en tres miembros. El Miembrodel Chileno (basal) formado predominan-temente por areniscas muy gruesas hastaconglomerados polimícticos y subordi-nadamente por areniscas cuarzosas. ElMiembro Yapeyú constituido principal-mente por areniscas feldespáticas y enmenor medida por pelitas y pelitas areno-sas y el Miembro del Palacio (superior),de carácter edafoestratigráfico (Geosuelodel Palacio), compuesto por areniscas fi-nas ferrificadas.Recientemente Tófalo y Sánchez Bettu-cci (2010) indican que la composición deconglomerados y areniscas permite defi-nir dos sectores de distinta procedencia. El objetivo de este trabajo es analizar lascaracterísticas composicionales de las se-dimentitas epiclásticas y paleosuelos de laFormación Mercedes, particularmente enlo concerniente a su variabilidad geográ-fica, establecer sus áreas de procedencia,determinar el marco tectónico del área deaporte e inferir las condiciones paleocli-máticas.

MARCO ESTRATiGRáFiCO

El escudo uruguayo está formado porbloques de corteza de diferente petrolo-gía e historia geológica, asociados a rocasmagmáticas y supracorticales que alcan-zaron estabilidad tectónica relativa al fi-

nal del Cámbrico y principio del Ordo-vícico (Rapela et al. 2007). Recientemen-te, Sánchez Bettucci et al. (2010) lo divi-den en cinco unidades mayores: Cratondel Río de La Plata (CRP), Terreno Tec-tonoestratigráfico Nico Pérez (TTNP),Cinturón Dom Feliciano (CDF), BasementInliers en el Cinturón Dom Feliciano (BiCDF), Sistemas extensionales del Meso-zoico (SEM). El resto del territorio uru-guayo está ocupado por tres cuencas fa-nerozoicas: Paraná, Santa Lucía y Merín(Fig. 1), además de depósitos actuales.La sedimentación cretácica en la cuencade Paraná comienza con los depósitos dela Formación Guichón, denominados Are-niscas de Guichón por Lambert (1940).En discordancia suprayace la FormaciónMercedes, llamada “areniscas conglome-rádicas” o “areniscas conglomerádicas su-periores” por Lambet (1939, 1940). Am-bas unidades son elevadas al rango de for-mación por Bossi (1966), quien tambiénincluyó dentro del Cretácico a la Forma-ción Asencio (Cuadro 1).El espesor de la Formación Guichón va-ría desde algunos metros a más de 100 men perforaciones (Goso y Perea 2004) yestá compuesta por depósitos fluvialesdistales formados por ortoconglomera-dos polimícticos medianos a finos, gene-ralmente con fábrica matriz-sostén y gra-dación normal y areniscas muchas vecesbioturbadas, masivas o con estratifica-ción cruzada. Se han reconocido hacia eltope de la formación depósitos eólicosconstituidos por areniscas con abundan-te estratificación entrecruzada (Tófalo yPazos 2010).La Formación Mercedes cuya potencia esde alrededor de 100 m en perforaciones(Goso y Perea 2004), es de origen fluvialy de acuerdo con Chebli et al. (1989) co-rresponde a depósitos de canales entrela-zados a entrelazados distales de baja si-nuosidad. La sucesión es típicamente gra-nodecreciente con abundante estratifica-ción entrecruzada y escasos depósitos degrano fino.Formación Asencio está circunscripta alsector SO de Uruguay e integrada poruna sucesión silicoclástica roja con trazas

Estudio composicional de la Formación Mercedes ... 617

fósiles de insectos (Cuadro 1), atribuidaal Eoceno temprano (Bellosi et al. 2004).Estas tres unidades se agrupan en Ar-gentina en la Formación Puerto Yeruá.Pazos et al. (1998) presentan una nuevainterpretación estratigráfica del CretácicoSuperior del Uruguay aunando criterioslito y aloestratigráficos en la definición deunidades formacionales (Cuadro 1). Dana conocer una discontinuidad denomina-da paleosuperficie Yapeyú, ubicada entrelos miembros Yapeyú y del Palacio de laFormación Asencio (Bossi y Navaro1991), que indica un evento de edafiza-ción regional y el fin de un ciclo sedimen-tario, por lo que el Miembro Yapeyú que-daría asimilado a la Formación Mercedes.Recientemente Tófalo y Pazos (2010) ca-racterizan e interpretan la génesis de loscalcretes, carbonatos palustres y silcretesdel sur de la cuenca de Paraná (Uruguay),relacionados con la Formación Merce-des, que constituye el principal materialhospedador de calcretes y silcretes. Alonso-Zarza et al. (2011), infieren quelos carbonatos observados en las cuencasde Paraná y Santa Lucía constituyen dosunidades, una cretácica localizada en eltope de la Formación Mercedes y otra delEoceno medio-Oligoceno medio, que su-prayace los depósitos de la FormaciónAsencio (Cuadro 1).

METODOLOGÍAS

Se levantaron perfiles de detalle y se rea-lizaron observaciones geológicas en lacuenca de Paraná, en el sector oeste deUruguay, donde se encuentran los princi-pales afloramientos de la Formación Mer-cedes (Fig. 1). Las determinaciones de co-lor se hicieron por comparación con lospatrones cromáticos del Rock Color ChartCommitee (1951). Cuarenta y cuatro muestras de roca fue-ron estudiadas microscópicamente, te-niendo en cuenta sus características tex-turales y composicionales. Las rocas sili-coclásticas se clasificaron según Folk et al.(1970) y los paleosuelos se describieronde acuerdo a Bullock et al. (1985) y Sto-ops (2003). Para lograr una mejor carac-

terización del área de aporte, en particu-lar de su marco tectónico y con el fin de

minimizar el efecto de la graulometría, seempleó el método de Gazzy-Dickinson,

Figura 1: Mapa de ubicación y localidades muestreadas: 1. meseta de Artigas, 2. zona dePaysandú, 3. sector sur de Guichón, 4. arroyo Vera, 5. sector sur de Mercedes.

Oligoceno-

Mioceno (3)

Eoceno medio-

Oligoceno medio

Eoceno temprano

(2)

Paleoceno (6)

Maastrichtiano

Campaniano (1)

Albiano? (1)

CuadrO 1: Marco estratigráfico.

Era/Período Época/Edad Estratigrafía Tófalo y Pazos Alonso-Zarza Bossi et al. (4) Pazos et al. (5) (7) et al. (8)

Ceno

zoic

o

Form

ació

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o

Mes

ozoi

co

Cret

ácic

o

Formación

Fray

Bentos

Calizas

Queguay

Formación

Mercedes

Formación Arapey

Miembro

del Palacio

Miembro

Yapeyú

Formación Fray

Bentos

Formación

Asencio

Formación Fray

Bentos

Formación

Asencio

Formación

Queguay

Formación Fray

Bentos

Formación

Queguay

Formación

Asencio

Formación

Mercedes

YP

Formación

Mercedes

YP (5)

Formación

Mercedes

Tomado de: (1) Goso y Perea (2004), (2) Bellosi et al. (2004), (3) Ubilla (2004), (4) Bossi (1966),(5) Pazos et al. (1998), (6) Veroslavsky y Martinez (1996), (7) Tófalo y Pazos (2010), (8) Alonso-Zarza et al. (2011), YP: paleosuperficie Yapeyú.

Formación

Guichón

Formación

Guichón

Formación

Guichón

que consiste en contar como fragmentomonomineral a todo grano menor de 62mm, aunque se encuentre formando par-te de un fragmento lítico mayor. Se reali-zó un conteo de 300 a 350 granos porcorte delgado. Se determinaron las mo-das detríticas de las muestras de cuatrolocalidades ubicadas en distintos aflora-mientos alejados entre sí: Meseta de Ar-tigas (diez muestras), sector ubicado al surde la localidad de Guichón (diez mues-tras), área cercana a Mercedes (diez mues-tras) y zona del arroyo Vera (catorcemuestras), (Fig. 1). Los resultados se vol-caron en el diagrama Qm:F:Lt (Dickin-son et al. 1983). La identificación de los minerales de arci-lla se efectuó por difracción de rayos-x,en un difractometro Phillips PW1130,utilizando radiación de Cu filtrada con Nia una velocidad de 2º2θ/min en un ran-go de sensibilidad de 2*10(3). Para obte-ner la fracción menor a dos micrones, secolocaron alícuotas de muestra obtenidaspor cuarteo en suspensión en agua desti-lada con agregado de dispersante (CAL-GON) y de allí se obtuvo la fracción ele-gida por pipeteo. Se prepararon tres pla-quetas de cada muestra, de las cuales sedejó una sin tratar, otra se sometió por 24horas a una atmósfera de etilen glicol y laúltima se calcinó durante dos horas a550ºC. Una vez identificadas las especiespresentes se procedió a realizar una semi-cuantificación midiendo las áreas de lospicos y corrigiendo por factores.

RESULTADOS

rocas epiclásticasLas rocas epiclásticas de la FormaciónMercedes son psefitas y psamitas, con es-casas pelitas heterogéneamente distribui-das. La composición de las dos primeraspermite determinar dos áreas de aporte.Psefitas: Son ortoconglomerados polimíc-ticos gruesos a finos de color rosado gri-sáceo (5 R 8/2), con gradación normal,moderadamente seleccionados y con tex-tura clasto y matriz sostén (Fig. 2a). Lacomposición de los clastos es variada(Cuadro 2), en el sector norte (meseta de

Artigas y sur de Guichón), predominanlas guijas y guijarros silíceos subangulo-sos a subredondeados correspondientesa amígdalas silíceas de basaltos, acompa-ñados por clastos redondeados de arenis-cas y calcretes, intraclastos pelíticos y muyescasos fragmentos de basaltos muy alte-rados (Figs. 2b y 3). Los clastos de arenis-cas poseen características composiciona-les y granulométricas iguales a las psami-tas de la Formación Guichón infrayacen-te. Hacia la zona central y sur (Mercedesy arroyo Vera, Figs. 2c y 3), predominanlos fragmentos líticos subredondeados decomposición granítica moderadamentealterados y de cuarzo policristalino cata-clástico, acompañados por pelitas altera-das y escasos clastos de esquistos, gneis-ses y chert (Fig. 2d). En los conglomera-dos finos abunda el cuarzo monocristali-no y en la región cercana a la ciudad deMercedes se han observado clastos deareniscas silicificadas.La matriz de las psefitas es dominante-mente psamítica, el tamaño de grano estácomprendido entre gránulo y arena fina,con variable participación de material ar-cilloso. En el norte la fracción arena, su-bredondeada a redondeada, puede serclasificada como litoarenita feldespática osublitoarenita (Cuadro 2). Está compues-ta mayoritariamente por granos equidi-mensionales de cuarzo monocristalino(70% a 75%), con escasos individuos quetienen extinción ondulante, fragmentoslíticos (10% a 20%) entre los que se des-tacan el cuarzo policristalino y la calcedo-nia, acompañados por intraclastos arci-llosos, clastos de calcretes, escasos feldes-patos (7% a 12%) con predominio de or-tosa alterada, ocasionalmente pertítica ymicroclino fresco sobre plagioclasas conleve alteración y como accesorios (2% a3%) minerales opacos (magnetita, hema-tina e ilmenita), granate, piroxenos y epi-doto (Fig. 2e). Son comunes las cobertu-ras de grano de óxidos de hierro, particu-larmente sobre fragmentos líticos arcillo-sos y calcedonia. El material aglutinanteestá constituido por carbonato de calcioesparítico y microesparítico, con texturagranular (Fig. 2e) y subordinadamente por

arcillas con textura microgranular, que ge-neralmente se presentan teñidas por óxi-dos de hierro.En el centro y sur la matriz arenosa delos conglomerados es subangulosa a su-bredondeada, tiene contactos tangencia-les y puede ser clasificada como feldare-nita lítica (Cuadro 2). Está compuestaprincipalmente por granos equidimensio-nales a prolados de cuarzo monocristali-no (45% a 50%), con algunos individuoscon extinción ondulante, acompañadospor feldespatos (24% a 32%) mayormen-te potásicos, con amplio predominio deortosa alterada, en ocasiones pertítica,sobre microclino fresco y escasas plagio-clasas, fragmentos líticos (10% a 25%)correspondientes a cuarzo policristalinocataclástico, rocas graníticas y cataclásti-cas, y muy escasos chert y calcedonia(Fig. 2f). Como minerales accesorios sedestacan los opacos (magnetita, hematinae ilmenita). Se observan coberturas iso-páquicas de grano de arcillas y óxidos dehierro. Como cemento se observa: 1. cal-cita tamaño esparita y microesparita contextura en mosaico que ha roto la fábricaprimaria, corroído los bordes de los gra-nos, los ha reemplazado parcialmente ylos ha desplazando, 2. óxido de hierroque forma parches intersticiales; 3. relle-nos de material silíceo, principalmentecalcedonia con textura fibrosa radiada(Fig. 2f) y 4. material arcilloso microgra-nular. Psamitas: Las psamitas del sector norte(Fig. 4a) pueden ser clasificadas como li-toarenitas feldespáticas o sublitoarenitasy en raras ocasiones algunas areniscas fi-nas como subfeldarenitas (Cuadro 2). Sonfinas a gruesas (Fig. 4a), de color naranjarosado grisáceo (10R 8/2) a rosado grisá-ceo (5R 8/2), están moderadamente se-leccionadas y ocasionalmente tienen mi-crolaminación. La fábrica es en generalclasto sostén, con 2 ó 3 contactos tan-genciales por grano, salvo en aquellos ca-sos en que el porcentaje de cemento car-bonático es alto, en cuyo caso se hace flo-tante. Los clastos forman entre el 52% yel 75% de las rocas y están subredondea-dos, con excepción de los granos de cal-

618 O. R . TOFALO, P. J. PAZOS Y L . SáNCHEZ BETTUCCi

619Estudio composicional de la Formación Mercedes ...

cedonia que son subangulosos y angulo-sos.Composicionalmente predomina el cuar-zo monocristalino (55% a 80%), equidi-mensional a prolado, comúnmente conextinción ondulante, seguido por los frag-mentos líticos (7% a 28%), entre los quepredominan netamente cuarzo policrista-lino cataclástico, calcedonia, cristobalita ychert (Fig. 4b), sobre líticos pelíticos, deareniscas, calcretes y vestigios de basaltosalterados y de rocas graníticas. Entre losfeldespatos (8% a 13%) domina la orto-

sa, ocasionalmente pertítica y muy altera-da a material arcilloso, sobre el microcli-no fresco y las plagioclasas levemente al-teradas. Los minerales accesorios (2% a3%) más habituales son opacos (magne-tita, hematita e ilmenita), granate, piroxe-nos y epidoto. El cemento está en porcentajes variablesde 5% a 48% y es predominantementecalcítico, cuando es abundante destruyela fábrica primaria, desplazando y reem-plazando parcial o totalmente a los gra-nos, lo que origina fábrica flotante. El

carbonato es esparítico y microesparíticocon textura granular y raramente poikilí-tica. Por aumento en el porcentaje de car-bonato de calcio las rocas se transformanen verdaderas calizas, con variable por-centaje de partículas terrígenas. Son co-munes las coberturas de grano de arcillasimpregnadas por óxidos de hierro, mien-tras que los rellenos silíceos de macro ymicroporos no son abundantes.En las zonas central y sur (Fig. 4c y e), lasareniscas pueden ser clasificadas comofeldarenitas, subfeldarenitas, feldarenitaslíticas y raramente como litoarenitas fel-despáticas (Cuadro 2). Son finas a grue-sas, predominantemente de color rosadonaranja grisáceo (5YR 7/2) y están mo-deradamente seleccionadas. Tanto la fá-brica como el grado de consolidaciónson variables y dependientes del grado decementación carbonática o silícea; cuan-do este es escaso la fábrica es clasto sos-tén, con 2 a 4 contactos tangenciales porgrano y las areniscas son friables, en cam-bio cuando el porcentaje de cemento eselevado la fábrica es flotante y las rocasestán bien consolidadas. Son pocas lasmuestras que tienen fábrica matriz sos-tén. Los clastos forman entre el 60% y el70% de las rocas y son subangulosos asubredondeados. Composicionalmentepredomina el cuarzo monocristalino(50% a 70%), equidimensional a prolado,comúnmente con extinción ondulante(Fig. 3d), seguido por los feldespatos(15% a 30%) entre los que domina la or-tosa, ocasionalmente pertítica, más rara-mente con textura gráfica y muy alteradaa material arcilloso, sobre el microclinofresco y las plagioclasas con alteraciónleve a moderada (Fig. 4d y f). El porcen-taje de fragmentos líticos (6% a 25%) esmenor que en la zona norte, aunque tam-bién predominan las variedades de sílice:cuarzo policristalino cataclástico, conpoca participación de calcedonia, cristo-balita y chert, pero aumenta el contenidode fragmentos de rocas graníticas, acom-pañadas por pelitas. Sólo se observaronen pocas muestras vestigios de areniscasy basaltos y no se detectaron calizas. Losminerales accesorios (1% a 3%) más ha-

Figura 2: a) afloramiento de la Formación Mercedes en meseta de Artigas; b) clastos psefíticosmás comunes en la zona norte (S: amígdalas silíceas de basaltos, A: areniscas procedentes de laFormación Guichón, Ca: calcretes); c) afloramiento en las proximidades de la localidad deGuichón; d) clastos psefíticos más comunes en las zonas central y sur (Gr: fragmentos líticos gra-níticos, Qp: cuarzo policristalino cataclástico, P: pelitas alteradas); e) corte delgado de la matrizarenosa de los conglomerados de la zona norte cementada por calcita con textura granular (Qm:cuarzo monocristalino, Qp: cuarzo policristalino, C: fragmento de calcrete). Barra escala: 500 m;f) corte delgado de la matriz arenosa de los conglomerados de la zona centro-sur cementada porcalcedonia con textura fibrosa radiada y megacuarzo (Qm: cuarzo monocristalino, Fk: feldespatopotásico, Cl: cemento de calcedonia). Escala: 500 mm.

bituales son opacos (magnetita, hematinae ilmenita), micas (biotita) y epidoto. En las muestras estudiadas la relación pro-medio de las modas detríticas Qm:F:Lt es81:12:7 en la zona de meseta de Artigas,71:22:7 al sur de Guichón, 70:29:1 en elsector de Mercedes y 71:27:2 en el sectorde arroyo Vera. Los datos del conteo,aplicando el método de Gazzy-Dickin-son, se resumen en el cuadro 3. Los re-sultados se plotearon en el diagrama ter-nario propuesto por Dickinson et al.(1983), para determinar el marco tectóni-co del área de procedencia (Fig. 5), don-de se observa que los puntos se agrupanindicando procedencia de interior crató-nico o zona continental transicional.El material aglutinante suele ser abun-dante (5% a 50%), dominando en generalel cemento (5% a 50%) sobre la matriz(2% a 30%). Los cementos más impor-tantes son calcita y distintas variedadesde sílice; el óxido de hierro se encuentra,en general, subordinado. La calcita ha pe-netrado, desplazado y aún reemplazadoparcial o totalmente a los clastos, tiene ta-maño esparita y microesparita y texturaen mosaico. Al aumentar el porcentaje decarbonato de calcio las rocas forman cal-cretes (Fig. 6a), con total obliteración dela fábrica primaria (Tófalo y Pazos 2010,Alonzo-Zarza et al. 2011). Los cementossilíceos aparecen como finos crecimien-tos secundarios de cuarzo (Fig. 6b), relle-nan el espacio intergranular como chertcon textura microgranular y raramente fi-liforme (Fig. 6b), calcedonia con texturafibrosa radiada (Fig. 6c) o cuarzo (Fig. 6b).Son comunes los rellenos complejos demacroporos, en los que se observa desdelos bordes hacia la zona central: recubri-mientos isopáquicos de lusatita, calcedo-nia con elongación negativa (calcedonita)y positiva (cuarzina) y ocasionalmente enel centro megacuarzo (Tofalo et al. 1999,Tófalo y Pazos 2010). El óxido de hierrose encuentra como patinas (Fig. 6b) y par-ches intersticiales, pequeños y aislados.Sobre la matriz han actuado procesos derecristalización (ortomatriz) y está consti-tuida por arcillas: illita-esmectita y datospreliminares indican palygorskita y sepio-

lita (trabajo en preparación), clastos decuarzo, feldespatos y gránulos opacos.Rellena el espacio intergranular, aunqueno es común la fábrica matriz sostén yforma pátinas y coberturas isopáquicasde granos, las que con frecuencia están

teñidas por óxidos de hierro. Son comu-nes la textura en peine producida por re-cristalización y la microgranular.Las pelitas son escasas aunque su partici-pación es mayor hacia el tope de la for-mación, donde pueden formar bancos de

O. R . TOFALO, P. J. PAZOS Y L . SáNCHEZ BETTUCCi620

Sílice (calcedonia, chert)

Areniscas

Intraclastos

Calcretes (escasos)

Basaltos (raros)

Rocas graníticas

Cuarzo policristalino cataclástico

Esquistos

Gneisses

Sílice (chert, calcedonia)

CuadrO 2: Composición del material epiclástico en distintos sectores geográficos.

Psefitas(esque-leto)

Psefitas(matriz)

Psamitas

Cuarzo monocristalino (70-75%)

Fragmentos líticos: cuarzo

policristalino, calcedonia,

calcretes (10-20%)

Feldespatos: ortosa,

escasa plagioclasa y microclino

(7-12%)

Cuarzo monocristalino

(55-80%)


policristalino, calcedonia, chert,

escasas pelitas, areniscas

silicificadas, calcretes (7-28%)

Feldespatos: ortosa, escasa pla-

gioclasa y microclino (8-13%)


(45-50%)

Feldespatos: ortosa,

escasa plagioclasa y

microclino (24-32%)


policristalino, rocas

graníticas y cataclásticas,

chert, calcedonia (10-25%)


(50-70%)

Feldespatos: ortosa, escasa

plagioclasa y microclino

(15-30%)


policristalino, rocas graníti-

cas, chert, calcedonia, intra-

clastos (6-25%)

Litoarenitas

feldespáticas o

sublitoarenitas

Litoarenitas

feldespáticas,

sublitoarenitas

y escasas

subfeldarenitas

Feldarenitas

líticas

Feldarenitas,

subfeldarenitas,

feldarenitas

líticas y muy

escasas

litoarenitas

feldespéticas

Zona Norte Zona Central y Sur

Figura 3: Diagramas de composición de los clastos de grava en las distintas localidades de muestreo.

espesor cercano al metro. Tienen colorrosado naranja moderado (10R 7/4) overde amarillo grisáceo (5GY 7/2) y a ve-ces están moteadas. El estudio de la frac-ción arcillosa mediante análisis térmicodiferencial en muestras del sudoeste deUruguay, indica una mezcla de esmectitay caolinita (Ferrando et al. 1989). Estocoincide con análisis por difracción derayos x en muestras tomadas en los de-partamentos de Soriano y Canelones(Ford 1988), correspondientes a la deno-minada zona decolorada de la FormaciónAsencio, que sería equivalente al MiembroYapeyú, considerado dentro de la Forma-ción Mercedes (Pazos et al. 1998).

Procedencia de las rocas epiclásticas: La com-posición de los conglomerados indica dis-tinta procedencia relativa para los secto-res norte y centro-sur de la región estu-diada. Los límites entre ambos sectoresson transicionales. En el norte el princi-pal aporte es de la Formación Arapey(Cretácico Temprano), de la cual proce-den los clastos de sílice (calcedonia, chert,micro y megacuarzo, etc.), que constitu-yen las amígdalas de los basaltos, a losque se suman escasos fragmentos muy al-terados de estas volcanitas; la FormaciónGuichón aporta clastos de areniscas y decalcretes; obviamente los intraclastos sonde procedencia local. En el sector sur, en

cambio, el principal aporte procede delbasamento ígneo-metamórfico precám-brico, del cual provienen los fragmentosde rocas graníticas y metamórficas (cuar-zo policristalino cataclástico, esquistos,gneisses). El aporte desde la FormaciónArapey es escaso y está restringido a frag-mentos silíceos, principalmente chert ycalcedonia. La diferencia composicional, aunque me-nos marcada, también se observa en laspsamitas y la matriz de la psefitas, las queson cuarzo líticas en la zona norte y cuar-zo feldespáticas en la centro-sur (Cuadro2). En ambos sectores predomina el cuar-zo monocristalino, en algunos casos conextinción ondulante que proviene princi-palmente del basamento plutónico-meta-mórfico, el cual también aporta el cuarzopolicristalino cataclástico y la mayoría delos feldespatos, entre los que predominaampliamente la ortosa ocasionalmentepertítica o con textura gráfica. No se des-carta que algunos clastos, particularmen-te los más resistentes, sean policíclicos,procediendo de la destrucción de arenis-cas más antiguas, como por ejemplo delas que integran la Formación Guichón,que son litoarenitas feldespáticas y subli-toarenitas. Sin embargo, en el sector nor-te predominan los litoclastos sobre losfeldespatos y entre los primeros son abun-dantes los fragmentos silíceos proceden-tes de la Formación Arapey, mientras queen el centro-sur estos son muy escasos oestán ausentes y en cambio aparecen frag-mentos de rocas graníticas y dominan fel-despatos, principalmente potásicos, sobrelíticos.El predominio de fragmentos silíceosprocedentes de las amígdalas de basaltos,acompañados por escasos y muy altera-dos clastos de dichas volcanitas, en losconglomerados de la zona norte, indicaque se depositaron bajo un clima cálido yhúmedo, que habría provocado la con-centración de especies estables. Los esca-sos clastos de calcretes, provendrían de laFormación Guichón, lo mismo que losfragmentos de areniscas y se habríanconservado debido a proximidad del áreade aporte y rápido soterramiento. La com-

Estudio composicional de la Formación Mercedes ... 621

Figura 4: a) afloramiento de las areniscas con estratificación entrecruzada de la Formación Mercedesen meseta de Artigas; b) corte delgado de las areniscas de la zona norte constituidas principalmente porcuarzo (Qm: cuarzo monocristalino, Qp: cuarzo policristalino); c) afloramiento de areniscas con estrati-ficación entrecruzada en el sector central; d) corte delgado de las areniscas de la zona centro-sur ce-mentada por calcita granular (Qm: cuarzo monocristalino, Fk: feldespato potásico); e) afloramiento delentes de areniscas en la zona de Mercedes; f) corte delgado de areniscas de la zona centro-sur cementa-das por micrita y arcillas (Qm: cuarzo monocristalino, Fk: feldespato potásico). Escala: 500 mm.

posición de la matriz arenosa de los con-glomerados y la de las areniscas, con pre-dominio de cuarzo, cuarzo policristalinoy otras formas de sílice sobre feldespatosy otros minerales inestables, sustenta estainterpretación. En el sector central y sur,también hay predominio de especies es-tables, pero aumenta el porcentaje de me-taestables con importante alteración, loque sugiere proximidad del área de aporte.Los resultados obtenidos en la determi-nación del marco tectónico del área deaporte a partir del ploteo de las modasdetríticas en el diagrama de Dickinson etal. (1983), muestran poca dispersión yprocedencia cratónica, aunque exhibencierto agrupamiento geográfico (Fig. 5 yCuadro 3). En las localidades ubicadasmás al norte, Meseta de Artigas y sur deGuichón, las arenas tienen, aún en tama-ños inferiores a 62 µm, fragmentos líti-cos, mientras que en las localidades másaustrales, zona de Mercedes y de arroyoVera, los litoclastos menores de 62 µmestán casi ausentes. A su vez, la localidadmás septentrional tiene algo más elevadoel porcentaje de cuarzo monocristalino.La fracción arcillosa, si bien no suele serabundante forma rellenos intergranularesy particularmente en el sector superior debancos areniscosos, coberturas isopáqui-cas de granos que se interpretan comoresultado de fenómenos de iluviación,vinculados a actividad edáfica. Esta inter-pretación es avalada por la presencia derizolitos.

niveles edafizados y paleosuelosEn ocasiones las sedimentitas presentanrasgos de edafización, los que se concen-tran en la parte superior de las litofaciesarenosas. Son principalmente coberturasde granos (argilo y ferroargilocutanes degrano), producidas por iluviación lo quedetermina fábrica chitónica (Fig. 6d) y ri-zolitos y en ocasiones niveles con fábricaestriada, granoestriada o moteada. La com-posición del material arcilloso es princi-palmente esmectítica.En testigos de perforación obtenidos enel departamento Paysandú, con el propó-sito de cuantificar las reservas de las can-

teras de ANCAP, se han observado va-rios niveles de paleosuelos bien desarro-llados y parcialmente modificados porprocesos de calcretización (Tofalo et al.2001). Son de color gris rosado (5YR 8/1), la microestructura es en bloques sub-angulares finos y muy finos o dominadapor mesocanales medianos a finos y algu-nas mesocámaras medianas a gruesas. La relación entre el porcentaje de mate-rial que constituye el esqueleto y el plas-ma (concepto g/f), considerando el lími-te entre ambos 4m (Stoops y Jongerius1975), es: (g/f) 4 mm=5/95, la fábrica dela matriz es moteada dispersa o en mosai-co (Fig. 5e) y la fracción gruesa está for-mada por clastos tamaño limo a arenamediana, mayoritariamente de cuarzo,con abundantes individuos con extinciónondulante muy marcada, acompañadospor escasa proporción de cuarzo policris-talino cataclástico, plagioclasa y ortosa.Las características pedológicas más im-portantes son los revestimientos arcillo-sos de grano y de poro, en muchos casosformados por microláminas yuxtapuestasde arcilla y arcilla impura y los cristales,intercrecimientos de cristales e intercala-ciones simples de óxidos de hierro. Soncomunes los rellenos densos completos eincompletos de carbonato y sílice. Los mi-nerales de arcilla más comunes son illitaen la base de la Formación Mercedes yesmectita en las litologías más finas (Bo-ssi et al. 1998), abundantes en la parte su-

perior de la misma. Medina et al. (1978)han indicado la presencia de palygorskitaen la cantera Vichadero, en la zona de Pay-sandú.Interpretación: La pedogénesis se hace másimportante hacia el tope de la formación,donde se registran varios niveles de pa-leosuelos bien desarrollados, sus caracte-rísticas y el bajo porcentaje de clastos ta-maño arena, indican que se habrían for-mado en zonas de bajo gradiente y esta-rían asociados al colmatamiento de lacuenca y la estabilidad tectónica. La faltade evidencia de grandes sistemas de raí-ces, indicaría una vegetación herbácea(Tandon y Andrews 2001). La presenciade arcillas como revestimientos arcillososde grano y de plano y en niveles con fá-brica estriada o granoestriada, indica pro-cesos de iluviación relacionados con acen-tuadas alternancias estacionales, es decira una fase hidromorfa le sigue otra de de-secación intensa y la neoformación de es-mectita indica, además, la abundancia decationes Ca y Mg. Este proceso habríaocurrido en suelos desarrollados bajo cli-ma cálido subárido, según revela la pre-sencia de palygorskita que es característi-ca de los mismos, en los que se combinanprocesos de hidrólisis y alcalinólisis (me-teorización por aguas cargadas con Ca oMg) (Duchaufour 1975).

Procesos diagenéticos y porosidadLos procesos diagenéticos que han actua-


83 13 4 72 20 8 83 15 2 69 31 0

86 9 5 70 23 7 64 36 0 79 20 1

86 11 3 69 25 6 74 24 2 51 48 1

73 13 14 68 27 5 75 22 3 69 30 1

80 8 12 88 10 2 61 38 1 71 28 1

83 12 5 60 27 13 73 26 1 67 33 0

80 13 7 68 26 6 68 30 2 65 32 3

83 12 5 69 24 7 74 25 1 80 20 0

81 11 8 73 23 4 68 27 5 75 25 0

82 10 8 71 19 10 72 25 3 70 29 1

73 27 0 75 25 0

65 35 1

71 29 0

CuadrO 3: Datos de conteo de las modas detríticas aplicando el método de Gazzy-Dickinson.

Meseta de Artigas Sur de Guichón Arroyo Vera MercedesQ (%) F (%) Lt (%) Q (%) F (%) Lt (%) Q (%) F (%) Lt (%) Q (%) F (%) Lt (%)


do sobre las epiclastitas de la FormaciónMercedes son importantes y han afecta-do a la porosidad de las rocas. En ordenrelativo de ocurrencia son: 1) iluviaciónde óxidos de hierro y/o material arcillo-so, con formación de revestimientos degrano (Fig. 6b y d) y relleno de poros; 2)recristalización del material arcilloso (Fig.6d); 3) precipitación de carbonato de cal-cio en espacios intergranulares, huecosproducidos por bioturbación, formandoconcreciones y/o desplazando y reem-plazando los granos silicoclásticos de la

roca hospedadora (Fig. 6a); 4) precipita-ción de distintas formas de sílice (Fig. 6by c), que en ocasiones provoca la totalruptura de la fábrica epiclástica original oreemplaza al carbonato; 5) disolución declastos, matriz y material cementante(Fig. 6f). Los primeros cuatro disminuyenla porosidad de las rocas, mientas que elúltimo es el responsable de la generaciónde porosidad secundaria, reconocida porel empaquetamiento heterogéneo de losclastos, la presencia de granos flotantes ycorroídos, generación de porosidad intra-

granular (Fig. 6f) y de poros sobredimen-sionados. No todos estos procesos han actuado entoda la unidad, ni con la misma intensi-dad y la distribución de la porosidad esheterogénea. En algunos niveles los sedi-mentos son friables por la falta de ce-mentos, mientras que en otros estos sontan abundantes que las rocas forman re-saltos y cornisas resistentes a la erosión.Es por esto que los valores de porosidadson muy variables, desde 0% en rocas to-talmente reemplazadas por carbonato osílice, hasta 25%, en algunos niveles enlos que se ha producido disolución. Enestos últimos el sistema poral está domi-nado por meso y macroporos inter e in-tragranulares, con número de coordina-ción medio y amplias gargantas porales.

CONCLUSiONES

A partir de la composición de las rocasepiclásticas pueden definirse dos secto-res, con límite transicional. En el sectornorte la procedencia dominante, princi-palmente de las psefitas, es de la Forma-ción Arapey (volcanitas del CretácicoTemprano), con menores aportes de laFormación Guichón (areniscas) y del ba-samento precámbrico (metamorfitas y plu-tonitas). Esto se invierte en la zona cen-tro-sur, donde dominan los clastos de pro-cedencia ígneo-metamórfica, está muyrestringido el aporte desde la FormaciónArapey y no se observan fragmentos de-rivados de la Formación Guichón.Las psefitas se clasifican como ortocon-glomerados polimícticos. las psamitas dela zona norte como litoarenitas feldespá-ticas, sublitoarenitas y escasas subfeldare-nitas; las del sector centro-sur como fel-darenitas, subfeldarenitas líticas y muy es-casas litoarenitas feldespáticas.El predominio de granos estables sobremetaestables e inestables, indica que lasepiclastitas se depositaron bajo clima cá-lido y húmedo. El aumento de clastosmetaestables alterados en la zona centro-sur, sugiere mayor proximidad al áreafuente.El marco tectónico del área de aporte es

Figura 5: Diagramas de discriminación de áreas de aporte Qm:F:Lt de Dickinson et al. (1983).

indudablemente cratónico, con leve va-riación entre interior cratónico y zonacontinental transicional.Los procesos edáficos se localizan en eltope de algunos bancos arenosos y espe-cialmente en la parte superior de la uni-dad. En este último caso estarían asocia-dos al colmatamiento de la cuenca, a es-tabilidad tectónica e indican un cambioclimático. Son suelos netamente arcillo-sos, con dominio de arcillas iluviales, cu-ya abundancia revela alternancia de esta-ciones húmedas y secas, pero bajo condi-

ciones generales de clima cálido subárido,indicado por la presencia de palygorskita.importantes procesos diagenéticos hanactuado sobre las rocas estudiadas afec-tando su porosidad: iluviación de mate-rial arcilloso y/o óxidos de hierro, recris-talización y neoformación de material ar-cilloso, precipitación de carbonato de cal-cio y sílice y disolución de clastos, matrizy material cementante. No todos estosprocesos han actuado en toda la unidad,ni con la misma intensidad y la distribu-ción de la porosidad es errática.

AGRADECiMiENTOS

Los autores desean expresar su agradeci-miento a la Universidad de Buenos Aires,que posibilitó la realización del trabajo,que se llevó a cabo en el marco de los Pro-yectos UBACyT x236 y x219 y a las su-gerencias realizadas por el Dr. M. Mana-ssero y por un árbitro anónimo, que con-tribuyeron a mejorar la primera versióndel trabajo. Esta es la contribución R-58del instituto de Estudios Andinos: iDE-AN (UBA-CONiCET).

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Figura 6: a) corte delgado de calcrete con típica fábrica alfa, consistente en una masa densa y conti-nua de carbonato de calcio, en la que flotan los granos constituyentes del material hospedador, quehan sido desplazados por la calcita; b) corte delgado de una arenisca cementada por finos crecimien-tos secundarios de cuarzo (flecha blanca), delgados recubrimientos de óxido de hierro y ópalo contextura filiforme (flecha negra) y cuarzo (Q) en el centro del poro; c) corte delgado de una areniscacon cemento silíceo principalmente de calcedonia con textura fibrosa radiada; d) corte delgado dearenisca edafizada con fábrica chitónica, obsérvese los recubrimientos de arcilla alrededor de losclastos de arena y limo; e) corte delgado de paleosuelo con fábrica moteada y en mosaico, formadapor el entrecruzamiento de láminas de arcilla; f) corte delgado donde se observa abundante porosi-dad secundaria producida por disolución, principalmente de clastos de feldespato, con generación deporosidad intraparticular. Barra escala: 500 mm.


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Recibido: 10 de febrero, 2010.Aceptado: 23 de junio, 2011.


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estudiO COMPOsiCiOnal de sediMentitas siliCOClastiCas Y