Petrology and geochemistry of the banded iron formation in the Eastern Sierras Pampeanas of San Luis (Argentina)

Abstract

The metamorphosed banded iron formation from the Nogolí Metamorphic Complex of western Sierra de San Luis, Eastern Sierras Pampeanas of Argentina (Nogolí area, 32°55'S-66°15'W) is classified as an oxide facies iron formation of Algoma Type, with a tectonic setting possibly associated with an island arc or back arc, on the basis of field mapping, mineral and textural arrangements and whole rock geochemical features. The origin of banded iron formation is mainly related to chemical precipitation of hydrogenous sediments from seawater in oceanic environments. The primary chemical precipitate is a result of solutions that represent mixtures of seawater and hydrothermal fluids, with significant dilution by mafic-ultramafic volcanic and siliciclastic materials. Multi-stage TDM model ages of 1670, 1854 and 1939 Ma and positive, mantle-like ξ Nd(1502) values of +3.8, +1.5 and +0.5 from the banded iron formation are around the range of those mafic to ultramafic meta-volcanic rocks of Nogolí Metamorphic Complex, which are between 1679 and 1765 Ma and +2.64 and +3.68, respectively. This Sm and Nd isotopic connection suggests a close genetic relationship between ferruginous and mafic-ultramafic meta-volcanic rocks, as part of the same island arc or back arc setting. A previous Sm-Nd whole rock isochron of ∼1.5 Ga performed on mafic-ultramafic meta-volcanic rocks led to the interpretation that chemical sedimentation as old as Mesoproterozoic is possible for the banded iron formation. A clockwise P-T path can be inferred for the regional metamorphic evolution of the banded iron formation, with three distinctive trajectories: (1) Relict prograde M1-M3 segment with gradual P and T increase from greenschist facies at M1 to amphibolite facies at M3. (2) Peak P-T conditions at high amphibolite-low granulite facies during M4. (3) Retrograde counterpart of M4, that returns from amphibolite facies and stabilizes at greenschist facies during M5. Each trajectory may be regarded as produced by different tectonic events related to the Pampean? (1) and the Famatinian (2 and 3) orogenies, during the Early to Middle Paleozoic. The Nogolí Metamorphic Complex is interpreted as part of a greenstone belt within the large Meso- to Neoproterozoic Pampean Terrane of the Eastern Sierras Pampeanas of Argentina.

El mapeo de campo, la mineralogía y texturas y las características geoquímicas de roca total de la formación ferrífera bandeada metamorfizada del Complejo Metamórfico Nogolí, Sierras Pampeanas Orientales de Argentina (área de Nogolí, 32°55’S – 66°15’O) permiten clasificarla como una formación ferrífera de facies de óxidos y tipo Algoma. El ambiente tectónico se asocia posiblemente con un arco de islas o retroarco. El origen del BIF está relacionado principalmente con precipitación química de sedimentos hidrógenos desde el agua de mar en ambientes oceánicos. El precipitado químico primario es un resultado de soluciones que representan mezcla de agua de mar y fluidos hidrotermales, y significativa disolución con materiales silicoclásticos y volcánicos máficoultramáficos. El BIF tiene edades modelo TDM de 1670, 1854 y 1939 Ma y valores mantélicos positivos de ξNd(1502) de +3.8, +1.5 y +0.5, que están en el rango de aquellos de las rocas volcánicas máficas-ultramáficas del Complejo Metamórfico Nogolí, cuyos valores varían entre 1679 - 1765 Ma y +2.64 a +3.68 respectivamente. Esta conexión isotópica Sm-Nd sugiere una estrecha vinculación genética entre las rocas volcánicas máficas-ultramáficas y las ferruginosas, como parte del mismo ambiente da arco de islas o retroarco. Una isocrona Sm-Nd roca total previa, proveniente de las rocas volcánicas máficas-ultramáficas, de ~1.5 Ga permite interpretar que para el BIF es posible una edad de sedimentación química tan antigua como Mesoproterozoico. Un patrón P-T horario puede ser inferido para la evolución metamórfica regional del BIF, con tres trayectorias distintivas: (1) Segmento relíctico progrado M1-M3, con incremento gradual de P y T desde facies esquistos verdes en M1 hasta facies anfibolita en M3. (2) Pico de P-T en facies anfibolita alta-granulita baja durante M4. (3) Contraparte retrógrada de M4, que retorna desde facies anfibolita y se estabiliza en facies esquistos verdes durante M5. Cada trayectoria puede ser vinculada con diferentes eventos tectónicos relacionados con las orogenias Pampeana? (1) y Famatiniana (2 y 3) del Paleozoico Temprano a Medio. El Complejo Metamórfico Nogolí es interpretado como parte de un greenstone belt dentro del Terreno Pampeano de edad meso- a neoproterozoica de las Sierras Pampeanas Orientales de Argentina.