risso et al., 1993. centro eruptivo cretácico tres cruces, provincia de salta

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Revista I la Asociacin Geolgica Argentina, 48 (2) : 155-168 (1993) Centro eruptivo cretcico Tres Cruces, Provincia de Salta: un ejemplo de mecanismo eruptivo hidromagmtico Corina RISS01,Mnica E. FALCONE1.2,Jos E. VIRAMONTE2.3 yCarlos A.RINALDJ1.2 1Facultad deCiencias Exactas yNaturales,Universidad de Buenos Aires, Pabelln 2,Ciudad Universitaria,1428 Buenos Aires, Argentina 2Consejo Nacional de Investigaciones Cientlficas yTcnicas 3Universidad Nacional de Salta, Buenos Aires 177, 4400 Salta, Argentina ABSTRACT. The 'TresCruces" Cretaceous eruptiue centre, Salta Prouince: an example of hydromagmatic eruption. The "Tres Cruces" eruptive centre at Quebrada del Ro Conchas, Salta Province, is regardcd as a monogenetic Crctaceous palaeovolc.ano (Basalto Las Conchas), formed as aresultofhydrovolcanicexplosive activity. Onlypartoftheconc and the basanitic neck remain. Lithofacies and structural reconstruction, and petrography suggest that tbe wbole volcanic edifice was a tufT ring, built up on a basal explosive breccia, covered by a series ofdry and wet base surges. Intercalated within the surge deposita are debris flows anda large number ofbasanitic projectile blocks and bomba. The eruptive macbanisms evolved from an initial phreatic phase toa hydromagmatic onc, with simultaneous gravitational processes and strombolian explosive phascs. Completion ofthe cycle was marked by collapse of the interior ofthe crater. Introduccin En el noroeste argentino, durante el Jursico Supe-rior-Cretcico-Eognico,sedesarrollunriftde antepas (Galliski y Viramonte 1988) colmatado por la potentesecuencia sedimentaria delGrupoSalta (Turner 1959). El estudio de las unidades que confor-man este Grupo se debe entre otros a Moreno (1970), Reyes y Salfity (1973) y Reyes et al.(1979). La regin se caracteriza por un conjunto heterogneo de rocas que abarcan desde granitos y metamorfitas dealtoybajogrado,dondeseincluyealaFm. Puncoviscana (Paleozoico), hasta una espesa pila de sedimentos terrgenos (Grupo Salta: Subgrupo Pirgua, con las formaciones La Y e sera, Las Curtiem bres y Los Blanquitos) y sedimentos de agua salobre (Subgrupo Balbuena) para culminar con sedimentos terciarios y cuartarios de variado origen. Las rocas gneas asociadas al desarrollo delrift se agrupansegntrespulsosmagmticosvinculados contresetapasdebajavelocidaddeconvergencia entre las placas continental yocenica (110 Ma,75 Ma, y 60 Ma; Valencio et al. 1979) y de los cuales nos interesa elsegundo pulso. El magrnatismo se encua-dra dentro de la serie alcalina y la tipologa del rift es de baja volcanicidad (Galliski y Viramonte 1988). Las manifestaciones volcnicas han quedado muy bien registradas a lo largo de la quebrada del ro Las Conchas, representadas por coladas lvicas, diques y fllonescapa. . Lascoladas delava estn asociadasa 0004-4822193$00.00 + $00.50 Q1994 Asociacin Geolgica ArgentiruJ sucesiones piroclsticas, en la mayora delos casos producidas por fases explosivas hidrovolcnicas. Ladefinicinformaldeestasunidadesvolcano-sedimentarias se debe a Reyes y Salfity (1973), quie-nesdenominanBasaltoLasConchasalasrocas efusivas bsicas incluidas en eltercio superior de la FormacinLasCurtiembres,entidadmediadel SubgrupoPirgua,de la SubcuencadeAlemanay cuya edad radimtrica 78:!:5 Ma 77:!:5 Ma (Valencioet al.1979yGalliskiyViramonte1988)indicaedad campamana. Laestructuraregionalestregidaporgrandes fracturas inversas de rumbo meridiano y lineamientos normalesquecontrolanelemplazamientodelos diques y las inflexiones del curso del ro Las Conchas (Risso1990)yquetienesus races enla actividad tectnica terciaria. A pesar de su muy bajo grado de los centros eruptivosanhoyreconocibles,revelanla existencia de al menos dos tipos diferentes, asaber: a) Secuencias que presentan una fuerte componen-te de actividad stromboliana, con generacin de conos deescoriayceniza("cindereones")yemisinde coladas lvicas. Los depsitos hidromagrnticos estn subordinadosalaactividadstrombolianayestn representadosporcapasdeoleadaspiroclsticas basales, intercaladas entre las coladas como se obser-va en la quebrada Abra El Sunchal, fuera del rea del presente trabajo. b)Secuenciasendondelosdepsitoshidro-Maln"l JI01Xildo p01derechos de autor 156 magmticossonpredominantes,conformacinde edificios del tipo anillo de tobas ("tuff ring"), conos de tobas("tuff cone")y/omaares.De lostrestiposde edificios, el primero es el que se aproxima ms alas . caractersticas de la secuencia sedimentaria descripta. El centro eruptivo Tres Cruces de edad cretcica, es el ejemplo mejor conservado de este segundo caso y su estudioutilizandotcnicasaplicadasaerupciones recientes ha sido el objetivo del presente trabajo. El centro eruptivo Tres Cruces Ubicacin ymorfolog(a del cuerpo Estecentroeruptivoseencuentra ubicadoenla margen derecha del ro Las Conchas, ala altura del km 42 de la ruta nacional N268, que une Cafayate con Salta (Fig.1). Las primeras descripciones detalladas del rea de Tres Cruces -conocida entonces como El Pichanal- se debenaFrenguelli (1936).Este autor interpreta el centro eruptivo, comouna diatrema rellena por una zona brechosa, dentrode la cualse han emplazado diques baslticos con disyuncincolumnar.Deduce que primeramente se emiti un magma limburgtico con pectolita, en cuya masa consolidada se inyectara luego un basalto algo alcalino. Morfolgicamentesetratadeunaelevacin semilunar de aproximadamente 60 m de altura, y 500 mde dimetro construida principalmente por depsi-tos piroclsticos en contacto por falla con los depsitos sedimentarios de la Fm. Las Curtiembres (Figuras 1, 2 y7). Las piroclastitas inclinan hacia elcentro del semicrculoylasucesindesuranorteserala siguiente: brecha, depsitos de oleadas piroclsticas, cuartario, oleadas piroclsticas y nuevamente la mis-ma brecha que al principio (estas dos ltimas vuelven aaflorar inclinando en sentido contrario que las dos primeras). El aspecto actual de los afloramientos difiere de su forma cnica original y ha sido labrado principalmen-te por agentes fluviales. En el lateral suroeste de la estructura aflora, dentro del contexto piroclstico un cuello volcnico con mar-cada disyuncin columnar y varios diques de peque-as dimensiones, que constituyen los nicos produc-tos exclusivamente magmticos delconjunto (Figu-ras 1, 2 y 7). Localmente,elcentroeruptivo TresCrucesest limitado, al norte, sur y suroeste (Figuras 1, 2 y 7) por fallasnormalesvisibles.Lasfallasdeterminanun diseo en planta subcircular. Tanto en los puntos Ay Bdel perfll (Figuras 1 ylOe)como en otros sectores C.Risso,M.E.Falcone, J .G. Viramonte yC.A.Rinaldi del complejo se observan los pliegues de arrastre que afectan a las pelitas cuasi horizontales de la Fm. Las Curtiembres. Las flexuras en las sedimentitas indi-can sentido delmovimiento relativo, en este caso el hundimiento de parte del cono. En losmismospuntos ycomoyaseha dicho,se ponen en contacto por falla las pelitas de la Fm. Las Curtiembres con los depsitos del centro eruptivo. En especial en el punto A las sedimentitas estn fuerte-mente flexuradas originando una suerte de "anticlinal" de aproximadamente 60 cmdeamplitud que puede seguirse alo largo del contacto. Elala norte de este anticlinal est parcialmente invadidopor un dique carbontico (fuera de escala en la Fig. 1) de similares caracterticas al de rumbo NS que corre prximo a la Ruta 68 (Fig. 1). Litofacies de las sucesiones epiclsticas y piroclsticas Los depsitos que forman los flancos de la estructu-ra pueden diferenciarse en cinco litofacies, cuya suce-sinverticalpermitereconstruirparcialmentela historia de crecimiento del antiguo aparato eruptivo (Fig.4). Losmismos estn parcialmente indurados por ce-mento principal mente carbontico (calcita), analcima yxidos de hierro. En especial la Litofacies I resalta en el perfil topogrfico, por su mayor dureza relativa (Figs. 2 y7). Susprincipales caractersticasseresumenen la Tabla l. Litofacies I Se trata de una brecha de textura matriz soportada, colorcastaorojizo,encontactoporfallaconla formacinLasCurtiembres(Figuras1ylOe).El tamao de granomodal (80%)correspondeaarena gruesaamuygruesa,conindividuosangulososy algunos equidimensionales de cuarzo, feldespato ro-sado ygranate.La fraccinde mayor tamao (20%) est compuesta por clastos dispersos en la matriz, de tamaoscomprendidosentreguija(95%)yguijn (5%), cuyo dimetro mximo medido es de 20 cm. Lo forman filitas verdes moteadas (30%), de forma tabu-lar, cuarzo de vena (40%) equidimensional, cristales deortosarosada ylticos granticos (30%)prolados ademsescasosclastos~ eesquistoscuarzo-feldespticosricosenporfiroblastosdegranatey plagioclasa. Algunos individuos se hallan rodeados por halos de alteracin hidrotermal (Fig. 3). M 3tmi protegrdo pordcr.x:hos de "!utor Centro eruptiuo cretcico TresCruces -26"~ o o ,.. . . ... . . ~ 0..:-:::' N.' ::ooo o oo . ... oo oo o oo o o ... o o o 'o .. , o oo . .. oo o oo o oo oo oo ooo ooo o oo oo o o ' o oo o, o o o o o . oo o oo o o o o o ooo o o o o o o oo. o o o. o o o. o o o .. o o 250 1 1 o o oooooo 1 1 ' 'oo o oo o . ... . oo .-.. . .... ooo o. . GEOLOGIADELCENTROERUPTIVOTRESCRUCES !'.--- -...... Sedimentos Aluvio cuartarios no Diquecarbontico Dique Cuellovolcnico Tobas,brechas Fm.LasCurt iembres TrazadelPerfi 1 Estratosverticales Falla Falla labiocon supuesta hundido Rumbo PI iegue einclinacin dearrastre diferenciados ~.. ~ . - ... : ... ,. . ,i....... '...,,. , ~..... ~ ' _' ... ) .r... Figura 1:Mapa de ubicacin ygeologa deloentro eruptivo Tres Cruces. 157 Mate11alproteq1dopor derechos de auto1 158C.Risso,J.G. Viramonte yCA.Rinaldi Figura 2: Vista SO del Centro Eruptivo Tres Cruces. A=.Formacin Las Curtiembres. B=Brecha. C=Depsitos de oleadas piroclsticas. D=Cuello volcnico, dique (01) y dique carbontico (02). E=Deformacin pe litas Fm. Las Curtiembres. F=Fallas Larocaformacuerposdefuerteexpresin morfolgica,constituidosporestratosqueposeen dimensiones decimtricas en espesor. Slo se observa estratificacin grosera ydifusa orientacin paralela de los clastos mayores. Petrogrficamente las rocas (Muestras TC-1 y TC-111) (Fig. 4) poseen una textura elstica flotante, dada por clastos muy irregulares yangulososdecuarzo, metamorfitas, plagioclasa y microclino. El cuarzo de 1mmdedimetropresentaextincinondulosay mortero. Los clastos de rocas metamrficas de grano fino e gneas son los de mayor tamao y llegan a1,80 mm. La plagioclasa y el microclino (con macias defor-madas) abundan tanto en la fraccin elstica como en lamatriz,ysondeformastabularesycontornos angulosos con fractura cncava.En la matriz abun-dan elcuarzo,circn, granate (debasta 1mm)con cierto grado de idiomorfismo, muscovita y biotita muy flexuradas y turmalina verde. El cemento es ricoen xidos de hierro (ptinas rojizas); carbonatos, sericita, yalgo de analcima. No hay participacin del magma activo. La composicin modal es:Q=90%, Pg=7%, Microcl=3%. La relacin clastos/aglutinante es 60/40. Los datos petrogrficos sugieren que los fragmen-tos lticos de metamorfitas de grano finopertenece-ranalasfilitasdelaFm.Puncoviscana y/oalos clastosdelaFm.LaYesera.Losclastospelticos provendran de la Fm. Las Curtiembres. El microclino, delosclastos degranitofsicodelbasamentoms prximo reconocido en la zona (Co. Amarillo, Rapela 1976) donde es muy abundante. Se lo interpreta como un depsito del tipo brecha de explosin fretica,deapertura en eliniciodel ciclo eruptivo(enelsentidodeFisher1960:"phrea-tovolcanic breccia" o de Wohletz y Sheridan 1983: "un trminodescriptivoparacaracterizarundepsito piroclstico catico, de grano grueso que bordea una chimenea explosiva hidromagmtica"). Litofacies II Se trata de lapillitas de color verde grisceo inter-medio a claro, de textura clasto sostenida (Fig. 4). El esqueleto (70%) presenta piroclastos de tamao me-diocorrespondientealapilli,algunosmuy amigdaloides, cuyo tamao mximo es de 3 cm. Son predominantemente de composicin basantica (Risso 1990), afanticos, angulosos asubredondeados. Sue-lenincluirxenocristalesdepiroxenode3nmde dimetro promedio. Subordinados se presentan indi-viduos de cuarzo, feldespato,filitasy pelitas de for-mas irregulares. La poblacin est bien seleccionada. Se hallan escasos halos de alteracin hidrotermal y ocasionales lapilli acrecionales (cored lapilli) de hasta 2,5 cmde dimetro. Figura 3: Halos de alteracin hidrotermal en brecha de explosin inicial. Matnal proteg1dn pordcr x:hos outor Centro eruptivo cretcico Tres Cruces e o "' . ... ... E o "'d N a: o -' o u "' O -' ... "' :t---- --- 1 --- -o0,1101 10,8342 25,85815 316,90145 47,29020 p.v.6,34717 Tot.37,340Tot.100 > 2 ................. .. - 1 3,6346 o 6,7019 1 19,14625 2 20,80127 3 13,61917 4 5,9877 p.v. 7,66110 Tol77,649Tot.100 ------ -->-20,1641 - 10,3331 o3,2167 115,76333 217,26036 a4,3339 46,29913 p.v.Tot.47,348Tot.100 > :l----- --10,4901 o0,8361 16,79410 219,62935 316,60229 44,6239 1+a8,92115 Tot.66,794Tot.100 % ac. ---1 3 18 63 83 100 . .. 6 14 39 66 83 90 100 ....... 1 2 9 42 78 87 100 ... 1 2 12 47 76 86 100 Md+= 2,7 a+=0,95 a+=-3,16 Md+=1,4 a+=1,5 a+=1,2 Md += 2,2 a+=1,1 a+=2,36 Md += 2,1 a+=1,4 a+=2,07 ' .... ~ !') ~ & .. ,() ~ ~ ~ 8 ft ~ ~ f ;:s :;-'< ~ ~ e. e: Centro eruptivo cretcico Tres Cruces posiblequedebidoalaantigedaddelaparatola sucesin est incompleta. Se supone con estas caractersticas debido a que la mayora de estos edificios son monogenticos y no hay discordancias evidentes o desarrollo de suelos entre los bancos estudiados. El aparato volcnico originado a partir del depsito de oleadas piroclsticas debe haber sido del tipo "tuff ring" (anillode tobas),"tuff cone" (conode tobas) e incluso del tipo "maar". Nos inclinamos por la forma-cinde un cono del tipo anillo de tobas en base ala mayor posibilidad de la existencia, de una capa fretica en ese lugar,que de una superficie libre grande de agua. Tambin por la columna estratigrfica analiza-da conmuypocaparticipacinde"massive tufl"y poca cantidad de componentes balsticos (Wholetz y Sheridan 1983). La secuencia litolgica de carcter eminentemente hidromagmtica registra la existencia de variaciones en la interaccin agua/magma durante las distintas fasesexplosivas,segnsededucedelosmodelos propuestos por Wohletz y Sheridan (1983); Marti et al.(1986) y Sheridan y Wohletz (1981).La evolucin de la actividad volcnicasesintetiza en la Tabla 3, donde se relacionan los mecanismos eruptivos con la secuencia de depositacin. La brecha de explosin fretica formada exclusiva-mente por fragmentos del subsuelo marca el comien-zode la actividad eruptiva. La explosin fretica es producida a su vez por la interaccin entre el magma ascendente y el agua del sistema hidrolgico existen-te en los niveles sedimentarios subsuperficiales.La vaporizacin del agua entrampada posiblemente en un nivel altamente poroso (un nivel conglomerdico o unsedimento finoembebidoenagua,White1991) produjo la voladura de la roca de caja suprayacente (Figs. lOa y 10b). El material proyectado, sin eyectos juveniles, se acumul en las inmediaciones de la boca explosiva. Obedeciendo aestos procesos se produjo posterior-menteunafasefreatomagmtica-coninteraccin directa entre agua subterrnea y el magma ya frag-mentado- que gener una serie de explosiones anula-res rasantes,sindescartarelpropiocolapsodela columna eruptiva o explosiones instantneas super-ficiales (Moore 1967) o dirigidas ("direct blast o blast surge", Fisher et al. 1987). Estos flujos turbulentos que se expanden y fluyen radialmenteyarasdelsuelodepositaron70mde capasdeoleadaspiroclsticasbasales(Fig.lOe). Para ste momento, comenzaron a formarse flujos de detritosposiblemente apartir del derrumbe parcial de las p ~ r e d e sdel crter con una componente hdrica importante. 167 Tabla S: Relacin entre los mecanismos eroptivos y la secuencia de depositacin. DEPOSITO Lavas? Flujos de detritos Oleadas piroclsticas basales Bloques y bombas Flujos de detritos Oleadas piroclsticas basales Brecha de explosin PROCESORELAC:AGUAIMAGMA Magmtico Gravitacional Freatomagmtico 'Estromboliano Gravitacional Freatomagmtico Fretico Nula Nula Optima Nula Nula Optima Baja Simultneamente, se sobreimpusieron alas olea-das piroclsticas fases explosivas strombolianas con la proyeccin balstica de numerosos bloques y bom-basqueporsudimetrocayeroncerca dela boca eruptiva o se alojaron en el interior del crter. En ningn momento se interrumpe la interaccin agua/magma, laquecontina produciendooleadas piroclsticas basales -40m de depsitos- y remata con flujor.de detritos. La actividad magmtica fmal est representada por diques basanticos que intruyeron al sur-suroeste de la estructura a posteriori o en las fases pstumas de las explosiones hidrovolcnicas yqueposiblemente produjeron algn flujo lvico (erosionado en la actua-lidad). (Figs. 2 y 7). Como fase finalse produjo el fallamiento y colapso de la estructura, la que fue sepultada por las secuen-cias terminales de la Formacin Las Curtiembres y la Formacin Los Blanquitos. El colapsomantuvoaproximadamente la disposi-cinnatural de las capas (bancos buzantes hacia el centro) y fue el causante de su conservacin durante los ltimos 70 millones de aos (Fig. 10d). El modela-. doreciente del relieve fuerealizado principalmente por accin fluvial, confiriendo al paisaje su fisionoma actual (Fig.lOe). Lasecuencia deeventosymecanismoseruptivos descriptos y analizados para el centro eruptivo Tres Cruces es una interpretacin un tanto especulativa pero que puede tomarse como una descripcin gene-raldelosconospiroclsticosque existieronenel ramalsur delriftdeantepasdelCretcicoenel noroesteargentino,actualmentesumamente distorsionados y de difcil interpretacin. Conclusiones La evolucin del centro eruptivo Tres Cruces indica que se tratara de un edificio volcnico monogentico tipo"anillodetobas"constituidoporvariospulsos Maln"l JIO'Xildo p01derechos de autor 168 hidrovolcnicos que se sucedieron rpidamente aJo largode un nico episodio eruptivo. Espacialmente se suceden una brecha de explosin (apertura del conducto) y potentes camadas de olea-das piroclsticas basales secas y hmedas asociadas a ocasionales depsitos de flujos de detritos y a bom-bas ybloques implantados por proyeccin balstica. Laactividadmagmticaestrepresentadaporun cuello y pequeos diques basanticos ycarbonticos que intruyeron a posteriori o en las fases pstumas de los eventos hidroexplosivos. Suformacinocurreconcomitantementeconla depositacin de la Formacin Las Curtiembres. Los mecanismos eruptivos han evolucionado desde uniniciofreticohastaculminarcomohidro-magmticos, producindose simultneamente proce-sos gravitacionales y fases explosivas estrombolianas. Se ha podido describir y esbozar una interpretacin de lassucesiones piroclsticas cretcicas ocurridas, utilizandolas herramjentas ymetodologasactual-mente en uso para erupciones recientes. Agradecimientos Los autores quieren dejar constancia de su agrade-cimientoaRamn Ortz Ramis, Joan Mart Molist, Mario Mazzoni y Osear Limarino por la lectura crtica delmanuscritoyaRicardoDominguez(UNSa-CONICET) por la realizacin de los cortes delgados y Aldo Tapia (UNSa-CONICET) por su apoyo logstico. El presente trabajo se realiz con financiamiento de la Universidad de Buenos Aires, subsidios UBACyT N2191187 y 060/88 y del CONICET, PID 303-5000/88. TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO Arai\a Saavedra, V.yOrtz Hamis, R.1984.Volcanologa.Edit. Rueda, 510p. Madrid. Cas, R.A.F. yWright, J .V.,1987. Volcanic succesions, modem and ancient. Allen &Unwin, p.527, London. Castro,S.,1993.Estratigrafayaspectospaleoambientalesdel Subgrupo Pirgua en el tramo inferior del ro Las Conchas, en.tre losparajesCasadePiedra-LaSalamanca,Departamentos Guachipas yLaVia,provinciadeSalta.TrabajoFinalde Licenciatura, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, (Uni-versidad de Buenos Aires) p.120 (Indito). Fisher, R.V.,l960. Classification ofvolcanic brcccias. Bulletin of the Geological Society of America, 71:973-982. Fisher, R.V. y Schmincke, H.U., 1984. Pyroclastic rocks. Springer-Verlag, p.473, London. Fisher, R. V., Glicken, H.X., Hoblitt, R.P. 1987. 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