Análisis de la procedencia e historia tectónica del Paleozoico inferior sedimentario del Macizo Nordpatagónico: correlaciones e implicancias paleogeográficas

Abstract

Las unidades sedimentarias silicoclásticas silúrico-devónicas conocidas como Formación Sierra Grande y la parte media-superior del Grupo Ventana afloran en la región oriental del Macizo Nordpatagónico y en el Sistema Ventania, en el borde atlántico de Argentina. Ambas secuencias muestran similares características estratigráficas y fueron depositadas en paleoambientes de plataforma marina somera. Contribuciones previas han aportado evidencia de un terreno Patagonia alóctono que se amalgamó a Gondwana durante el Pérmo-Triásico. Otras líneas de investigación apoyan la continuidad de la corteza hacia el sur, donde los eventos pampeanos y famatinianos se extienden hacia el norte de la Patagonia. En cualquier caso, el aporte de detritos a las cuencas eo-mesopaleozoicas se generaron en un contexto tectónico de margen pasivo, debiendo reflejar las fuentes sedimentarias. En la presente tesis, a partir de los estudios mineralógicos, petrográficos, geoquímicos y especialmente isotópicos por las metodologías LA-ICP-MS y SHRIMP para los análisis U-Pb y Lu-Hf en circones detríticos, y Sm-Nd en roca total, se aportan nuevos datos sobre la edad de procedencia sedimentaria de estas unidades. Las principales fuentes de circones detríticos reconocidas para ambas regiones comprenden edades del Cámbrico-Ordovícico y Neoproterozoico, mientras que el Mesoproterozoico se presentó como moda secundaria. Los circones más viejos derivados de fuentes cratónicas con edades mesoarqueanas-paleoproterozoicas se encontraron escasamente registrados. Las edades más jóvenes para la Formación Sierra Grande y la sección media del Grupo Ventana correspondieron a circones del Silúrico, en tanto que para la parte superior del Grupo Ventana (Formación Lolén) se obtuvieron registros del Devónico, alcanzando posiblemente al Carbonífero inferior. Los análisis comparativos y testeo estadísticos aplicados (K-S test) demuestran que La Formación Sierra Grande comparte similares registros de edades U-Pb de circones detríticos con la sección del Grupo Ventana correspondiente a las formaciones Napostá y Providencia, mientras que la parte alta de la secuencia (Formación Lolén) mostró un cambio importante en la procedencia sedimentaria, con una moda principal de circones detríticos del Mesoproterozoico. En función de los ciclos orogénicos conocidos para el suroeste de América del Sur (Famatiniano, Pampeano-Brasiliano, Mesoproterozoico-'Grenvilliano') y unidades cratónicas que comprenden registros del Paleoproterozoico, Neoarqueano y Mesoarqueano, se pudo determinar que los principales aportes sedimentarios derivan de fuentes con edades correspondientes a los ciclos Pampeano-Brasiliano, Famatiniano y Mesoproterozoico M3 (Grenvilliano), con escasa participación desde áreas con componentes de edades antiguas (‘cratónicas’). Las comparaciones con unidades equivalentes a nivel local (Formación Balcarce, Argentina) y regional (Grupos Table Mountain y Bokkeveld, Supergrupo Cape, Sudáfrica) y Grupo Crashsite (Ellsworth-Whitmore Mountains, Antártida), muestran elementos comunes de correlación con los diferentes niveles analizados para las secuencias de la Formación Sierra Grande y unidades del Grupo Ventana. A partir de los antecedentes geológicos, geofísicos y paleobiológicos para el sector sur-occidental de Gondwana y los nuevos datos aportados en la presente Tesis, se favorece el modelo paleogeográfico que involucra la parautoctonía del Terreno Nordpatagónico respecto del sur de Gondwana Occidental. En este caso el Terreno Nordpatagónico, se ubicaría próximo al borde sureste de Sudáfrica durante el Paleozoico temprano (Cámbrico Tardío-Ordovícico Temprano), evolucionando hacia la amalgamación definitiva en el borde austral de Sudamérica hacia el Devónico Tardío-Carbonífero Temprano. Finalmente, se concluye que las cuencas silúrico-devónicas desarrolladas en la región sur de Sudamérica (Grupo Ventana) y en el Terreno Nordpatagónico (Formación Sierra Grande), evolucionaron en un contexto paleogeográfico de margen pasivo donde los aportes detríticos que actuaron en el relleno, derivaron desde fuentes que resultaron comunes a ambas regiones.

The Silurian–Devonian siliciclastic sedimentary units known as Sierra Grande Formation and the upper part of the Ventana Group crop out in the eastern area of the North Patagonian Massif and in the Ventania system, toward the Atlantic border of Argentina. Both sequences show similar stratigraphical characteristics and were deposited in a shallow marine platform paleoenvironment. Previous contributions have provided evidence of an allochthonous Patagonia terrane that amalgamate to Gondwana during the Permian–Triassic. However, other lines of research support a crustal continuity southward, where the Pampean and Famatinian events extend into the northern Patagonia. In either case, the detrital input to the Eo– Mesopaleozoic basins generated along the passive margin tectonic setting should reflect the sedimentary sources. In the present Thesis, based on the mineralogical, petrographical, geochemical and especially isotopic methodologies for LA-ICP-MS and SHRIMP for U-Pb and Lu-Hf analysis of detrital zircons and Sm-Nd whole rock, new data on the age of sedimentary origin of these units are given. The main sources of detrital zircons recognized for both regions include Cambrian-Ordovician and Neoproterozoic ages, while a secondary mode the Mesoproterozoic. The oldest zircons derived from cratonic age sources (Mesoarchean- Paleoproterozoic) were scarce. Younger ages for the Sierra Grande Formation and the lowermedium section of the Ventana Group corresponded to the Silurian zircons, while for the top of the Ventana Group (Lolén Formation) Devonian records were obtained, possibly reaching the Lower Carboniferous. Comparative analysis and statistical test (KS test) show that the Sierra Grande Formation presents similar records of U-Pb ages of detrital zircons in the basal section of the Ventana Group (Napostá and Providencia formations), while the upper part of the sequence (Lolén Formation) showed a significant change in the sedimentary source, with a main mode from Mesoproterozoic detrital zircons. According to the recognized orogenic cycles to southwestern South America (Famatinian, Pampean-Brasiliano, Mesoproterozoic- 'Grenvillian'), could be determined that the main sedimentary contributions derived from sources corresponding to the Pampean-Brasiliano, Famatinian and Mesoproterozoic M3 (Grenvillian) cycles, with few contributions from Archean to Paleoproterozoic detritus. Comparisons with locally equivalent units (Balcarce Formation, Argentina) and regional (Table Mountain and Bokkeveld Groups, Cape Supergroup, South Africa) and Crashsite Group (Ellsworth-Whitmore Mountains, Antarctica), show common elements in correlation with different levels analyzed sequences for the Sierra Grande Formation and Ventana Group units. Based on geological, geophysical and paleobiological evidence for south-western Gondwana sector and new data produced in this Thesis, a paleogeographic model which involves the parautochthonous North Patagonia Terrane respect of southern Western Gondwana is supported. Thus, the North Patagonia Terrane, would be located near the southeast edge of South Africa during the Early Paleozoic (Late Cambrian-Early Ordovician), evolving into the final amalgamation at the southern edge of South America to the Late Devonian-Early Carboniferous. Finally, is concluded that the Silurian-Devonian basins developed in the southern region of South America (Ventana Group) and the North Patagonia Terrane (Sierra Grande Formation) developed a passive margin in a paleogeographic context where detrital contributions derived from sources that were common to both regions.