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Cordillera real: variación de metamorfismo en el trayecto Atillo-Normandía

Cordillera real: metamorphism variation along the Atillo-Normandía route

Erazo Fierro, Gabriel Alejandro; Aldás Núñez, Roberth Joel

Gabriel Alejandro Erazo Fierro

gaerazo@uce.edu.ec

Universidad Central del Ecuador. Quito Ecuador

Roberth Joel Aldás Núñez

rjaldas@uce.edu.ec

Universidad Central del Ecuador. Quito Ecuador

FIGEMPA: Investigación y Desarrollo

Universidad Central del Ecuador, Ecuador

ISSN: 1390-7042

ISSN-e: 2602-8484

Periodicidad: Semestral

vol. 9, núm. 1, 2020

revista.figempa@uce.edu.ec

Recepción: 04 Febrero 2020

Aprobación: 25 Junio 2020

Publicación: 30 Junio 2020

URL: http://portal.amelica.org/ameli/journal/624/62435006243500002/

DOI: https://doi.org/10.29166/revfig.v1i1.2125

Autor de correspondencia: rjaldas@uce.edu.ec

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Cómo citar::Erazo Fierro, G. A., & Aldás Núñez, R. J. (2020). Cordillera Real: Variación de metamorfismo en el trayecto Atillo-Normandía. FIGEMPA: Investigación y Desarrollo, 9(1), 10–17. https://doi.org/10.29166/revfig.v1i1.2125

Modelo de publicación sin fines de lucro para conservar la naturaleza académica y abierta de la comunicación científica

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Resumen: La zona de estudio Atillo – Normandía pertenece a la vía Guamote Macas, ubicada en la Cordillera Real, presenta una alta susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa, debido a la inestabilidad del terreno e intensas precipitaciones de la zona. El basamento de la Cordillera Real corresponde a rocas metamórficas y plutónicas, que han sido afectadas por eventos tectonometamórficos durante el Mesozoico, provocando variaciones locales en el grado metamórfico de secuencias litológicas de la región. Varios autores han determinado que el mayor grado metamórfico se ubica en el centro de la Cordillera y disminuye hacia los flancos. Al determinar la litología del trayecto Atillo – Normandía, definiendo la paragénesis, el mineral tipomorfo se estableció que, existen tres facies metamórficas: prehnita-pumpellyita, esquisto verde y epidota anfibol. La última facie está plasmada en una roca verde con granates que, al tener el mayor grado metamórfico, marca el eje central de la variación del metamorfismo. Misma que no ha sido descrita en estudios anteriores de Cordillera Real, por lo tanto, mediante análisis DRX se determinó, que esta roca tiene un protolito basáltico, además sufrió un proceso de uralitización que es un proceso característico de retrometamorfismo.

Palabras clave: cordillera real, roca verde, facies metamórficas, uralitización.

Abstract: The Atillo – Normandía study area belongs to the Guamote Macas highway, located in the Cordillera Real, it has a high susceptibility to mass removal phenomena due to the instability of the terrain and intense rainfall in this area. The basement of the Cordillera Real corresponds to metamorphic and plutonic rocks, which have been affected by tectono-metamorphic events during the Mesozoic, causing local variations in the metamorphic grade of lithological sequences of the region. Several authors have established the highest metamorphic grade is in the center of the Cordillera and decreases towards the flanks. When determining lithology of the Atillo – Normandy route, defining: paragenesis and the tipomorphic mineral, three metamorphic facies was established: prehnite-pumpellyite, green schist and amphibol epidote. The last one it’s reflected in a greenstone with garnets, this rock has the highest metamorphic grade, therefore, marks the central axis of the variation of metamorphism. This rock has not been described in previous studies of Cordillera Real, through DRX analysis it was determined, that this rock has a basaltic protolith, furthermore, suffered a process of uralitization that is a characteristic process of retrometamorphism.

Keywords: cordillera real, greenstone, metamorphic facies, uralitization.

INTRODUCCIÓN

La Cordillera Real es una cadena montañosa con rumbo andino que se extiende por 650 Km, con una altura entre 3200-5800 m.s.n.m. Tiene un basamento conformado por rocas metamórficas y plutónicas, afectadas por eventos tectono-metamórficos durante el Mesozoico, los cuales han provocado variaciones en el grado metamórfico (Aspden et al., 1992).

La Cordillera Real está divida en cinco unidades litológicas delimitadas por estructuras tectónicas, que de oeste a este son: las Divisiones Guamote, Alao, Loja, Salado y Zamora con sus respectivas suturas, las Fallas: Peltetec, Baños, Llanganates y Cosanga-Méndez (Pratt et al., 2005). Litherland et al., (1994) sostienen que el grado metamórfico asciende desde la División Guamote hasta llegar a su grado más alto en la División Loja, continuando hacia el este, hasta la División Zamora, el grado metamórfico desciende.

Según Litherland et al., (1994) en el trayecto Atillo-Macas la Unidad Alao-Paute forma una franja de aproximadamente 15 Km de ancho que está en contacto con la Unidad Maguazo, esta Unidad en la zona de Atillo se conforma por: filitas negras ferruginosas, ortocuarcitas y cherts. La presencia de hornblenditas y gabros horblendíticos, en el Río Villacruz, sugiere la existencia de un complejo máfico, ubicado al sur del Río Upano, a lo largo de la vía Atillo Macas; además, en esta zona se encuentran rocas de bajo grado metamórfico de la Unidad Upano.

De acuerdo con el mapa geológico del Ecuador 2017 escala 1:1’000.000, la zona de estudio atraviesa las unidades metamórficas: Unidad Maguazo, conformadas por metagrauvacas y metalavas; la Unidad Alao-Paute, compuesta por metalavas básicas y esquistos verdes; La unidad Agoyán conformada por esquistos y paragneis; la Unidad Chigüinda formada por filitas y cuarcitas; y la Unidad Upano formada por metagrauvacas y metalavas (INIGEMM, 2017) .

El trayecto Atillo-Normandía se encuentra ubicado en el flanco Oriental de la Cordillera Real y pertenece a la vía Guamote-Macas. El cual es paralelo al cauce del río Upano y está cerca de intrusiones granodioríticas, el intrusivo de Magtayán hacia el suroeste y el Plutón de Colimbo al sureste (Litherland et al., 1994) (ver Figura 1).

Figura 1
Trayecto Atillo-Normandía

Francisco Viteri (2018) en entrevista personal sostiene que en el Río Upano dentro de la zona de estudio se reportaron clastos de una roca verde con granates, sin embargo, no se ha registrado algún afloramiento con este tipo de roca a lo largo de la vía Atillo-Normandía.

Debido a su difícil acceso y susceptibilidad a fenómenos de remoción en masa, el trayecto no ha sido analizado geológicamente, por ende el objetivo de este estudio es encontrar el afloramiento de rocas verdes con granates, brindar un análisis petrográfico y constatar la tendencia del grado metamórfico de la Cordillera Real, para esto es necesario tomar muestras en campo y realizar un análisis petrográfico.

METODOLOGÍA

En el trayecto Atillo Normandía se realizó varias campañas de campo, durante los meses de diciembre de 2018 y enero de 2019, donde se recolectó 46 muestras de roca. Los afloramientos están cubiertos por depósitos coluviales lo que limitó la cantidad de muestras recolectadas.

Se realizó el estudio petrográfico de las rocas, sin embargo, algunas muestras, por su dificultad de análisis macroscópico fueron sometidas a estudios microscópicos y de Difracción de Rayos X (DRX) con el difractómetro D8 ADVANCE PLUS de la Escuela Politécnica Nacional, para describir la petrografía de la zona.

Con los análisis petrográficos se determinó mineralogía, mineral tipomorfo y se asignó facies metamórficas, con la ayuda de tablas de paragénesis diagnósticas para rocas metamórficas (Best, 2003)(Bucher & Grapes, 2011).

Además con los resultados se comparó la variación del grado metamórfico establecido por (Aspden et al., 1992) (Litherland et al., 1994) (Pratt et al., 2005) para Cordillera Real.

RESULTADOS

El metamorfismo de la Cordillera Real trayecto Atillo-Normandía

Petrografía

Las muestras fueron divididas en cuatro grupos según su protolito, así se puede determinar fácilmente el mineral tipomorfo, estos grupos presentan 3 facies metamórficas que, en orden ascendente respecto al grado metamórfico son: Prehnita-Pumpellyita, Esquisto Verde y Epidota-Anfibol. A pesar de tener una misma facie metamórfica, las paragénesis no son iguales, esto causa una irregularidad en el mineral tipomorfo.

Petrografía

Metapelitas

Chert

Características: Color blanquecino, estructura masiva, micro-granular, cohesiva.

Meta-pelita

Características: Color oscura, estructura masiva, fino granular, poco grafitoso, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es el grafito.

Rocas verdes y metavolcánicas

Esquistos cloríticos

Características: Color verde oscuro, estructura esquistosa, fino granular, presencia de clorita y biotita, con facie Esquistos verdes y su mineral tipomorfo es la biotita.

Esquistos grafitosos

Características: Color negro, estructura esquistosa, fino granular, vetillas de cuarzo y calcita, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es el grafito

Esquistos cuarzo-sericítico

Características: Color grisáceo, estructura bandeada, fino granular, presencia de carbonato y sulfuros, especialmente pirita, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es sericita.

Meta-volcánicos

Características: Color verde oliva, estructura esquistosa, fino granular, presencia de carbonato y sulfuros, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es clorita.

Metasedimentos y rocas verdes

Cuarcita

Características: Color gris claro, presenta lineamientos, es granular, con facie Prehnita– pumpellita y su mineral tipomorfo es moscovita.

Rocas verdes con granate

Características: Color verde oscuro, sin estructura ni textura, con porfiroblasto euhedral fracturados de granate color marrón rojizo y reemplazados parcialmente por clorita, además existen trazas de calcita, la facie metamórfica es epidota anfibol y su mineral tipomorfo es granate (Ver Figura 2).

Esquisto sericítico

Características: Color negro, estructura esquistosa, fino granular, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es sericita.

Figura 2
Lámina delgada PM-M4B

A) Fotografía luz polarizada. B) Fotografía en luz natural. Se Observa granate fracturado, clorita que está rodeando y reemplazando al granate.

Meta-sedimentos afectadas por intrusión

Cuarcitas

Características: Color amarillento, estructura no bandeada, granular, presencia de hidróxidos y sulfuros, especialmente limolita y pirita respectivamente, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es sericita.

Esquistos sericítico

Características: Color grisáceo, estructura esquistosa y microestructuras S-C (ver Figura 3), fino granular, presenta trazas de carbonato y sulfuros, auges de cuarzo, con facie Prehnita-Pumpellyita y su mineral tipomorfo es sericita.

Figura 3
Lámina delgada P15-D2-M1

A) Fotografía luz polarizada. B) Fotografía en luz natural. Se observa estructuras S-C, disminución de tamaño de grano, Augens de cuarzo lo cual es un indicador de tectonismo

Muestra PM-M4B

La muestra PM-M4B fue sometida a análisis de DRX, debido a la presencia de granates y fue analizada en los laboratorios de la Escuela Politécnica Nacional, donde se utilizó el difractómetro D8 ADVANCE y el programa Diffrac plus (EVA Y TOPAS) para la cualificación y semi-cuantificación, los resultados se observan en la Tabla 1, además, la muestra también fue analizada en los laboratorios de Instituto Nacional de Patrimonio Cultural (INPC) y sus resultados se muestran en la Figura 4.

Tabla 1

Resultados del análisis DRX

Escuela Politécnica Nacional (2019)

Figura 4
Difractograma de la muestra PM-4B

El análisis realizado en INPC fue ejecutado especialmente sobre las zonas dónde se concentraban los granates, los cuales son:

Grosularia (Al₂Ca1.35Fe0.84Mn0.81O₁₂Si₃)

Andradita (Ca₃Fe1.885O₁₂Si₃)

Almandino cálcico (Al1.8Ca1.5Fe1.76 O₁₂Si2.94).

Grado metamórfico

El grupo de las metapelitas, ubicadas en la parte más Occidental del trayecto tiene la facie prehnita-pumpellyita, siguiendo hacia el este el grupo de las rocas verdes y metavolcánicas son dominadas por dos facies prehnita-pumpellyita y esquisto verde, con la aparición de clorita como mineral tipomorfo. El grupo de metasedimentos y rocas verdes está dominado por la facie de esquistos verdes, sin embargo, en un punto la facie metamórfica es de epidota-anfíbol a causa de la aparición de granates, finalmente el grupo de metasedimentos afectados por intrusión domina una facie metamórfica prehnita-pumpellyita.

Dentro del estudio destaca las muestras analizadas en el Km 63 (al oeste de Zuñac), con la siguiente paragénesis: clorita ± plagioclasa± cuarzo, ± granate, ± piroxenos ± anfíboles, debido a la aparición de granates se infiere que esta zona fue sometida a mayores condiciones de metamorfismo (ver tabla 2).

Tabla 2

Datos resumen para las 46 muestras del tramo Atillo-Normandía

Las 46 muestras fueron analizadas macroscópicamente y 4 microscópicamente

*Nomenclatura para facies metamórficas: Prehnita-Pumpellyita (P-P), Esquisto Verde (Ev), Epidota-Anfíbol (E-A)

DISCUSIÓN

Metamorfismo de la muestra PM-M4B

La composición química inicial de una roca tiene un profundo efecto en la mineralogía resultante después del proceso metamórfico. Los protolitos comprenden todo el espectro de rocas ígneas y sedimentarias. Se pueden distinguir 5 principales grupos composicionales (Winter, 2001)(Best, 2003), como se indica en la Tabla 3.

Tabla 3

Categorías composicionales

Basado en: (Winter, 2001) (Best, 2003) (Castro, 2015)

Las facies metamórficas de alta presión y temperatura se caracterizan por una paragénesis de minerales anhídridos y de mayor densidad (Valín et al., 1994). En la muestra PM-M4B hay un porcentaje (4%) de minerales con estas características como diópsido y granate, este último se infiere que es un mineral relicto, porque la clorita está rodeando al granate en forma de corona (ver Figura 2).

Best (2003) sostiene que la paragénesis, plagioclasa, diópsido y granate son características de un protolito Máfico (Basalto), el cual llegó a una facie metamórfica de anfibolita.

Según Valín et al. (1994) en su estudio observaron la transformación de piroxeno a anfibol (uralitización), en los resultados obtenidos por DRX. Se observan estas dos fases minerales un piroxeno, diópsido (Ca, Mg) y 2 anfíboles: 1) magnesihornblenda (Ca, Na, Mg, Fe), 2) tremolita (Ca, Mg), por lo cual se asume que esta roca sufrió un proceso de uralitización debido a que el porcentaje anfíboles (24%) es mayor que el diópsido (3%) (ver Tabla 1).

El reemplazo de minerales anhídridos, por minerales hidratados estables en bajas temperaturas, solo ocurre si hay disponibilidad de agua (Best, 2003) (Bucher & Grapes, 2011) (ver Ec.1)

[Ec. 1]

Tr: Tremolita

An: Anortita

Prp: Piropo

Di: Diópsido

Qz: Cuarzo

H₂O: Agua

Por su parte, Suárez y González (2018) explican el desequilibrio mineralógico en rocas de cuencas extensionales basándose en el concepto de metamorfismo de soterramiento asociado a facies metamórficas de bajo a medio grado. Se produce una sedimentación en la cuenca lo cual genera una carga litostática, sobre las rocas más antiguas esto se evidencia en el afloramiento del Km 63 (vía Guamote-Macas) de donde, se obtuvo la muestra PM-M4B que está en contacto y subyaciendo a cuarcitas además de estar rodeado de esquistos pelíticos (ver figura 5).

Figura 5
Afloramiento del Km 63

Muestra el contacto entre cuarcitas (Q) y Rocas verdes con granates (Rxg), a la izquierda de la imagen están los esquistos pelíticos (Xsb)

Según Best (2003), arcillas sometidas a una temperatura mayor a 320°C se transforman en cloritas (Chamosita), lo cual explica la presencia de chamosita en la muestra.

Los granates presentan fracturas (ver Figura 2) lo cual evidencia actividad tectónica (descompresión), además de que este mineral está rodeado y tiene inclusiones de clorita, características de procesos de retrometamorfismo, lo cual puede ser producto de fallas locales evidenciado en las estructuras S-C (Figura 2) y del Plutón de Colimbo (ver Figura 1) (INIGEMM, 2017).

Según Valín et al. (1994) existe una clara correlación entre las zonas de cizalla y la variación del metamorfismo a nivel local; el autor se basa en la variación mineralogía y textural de la roca, pudiendo pasar de tener una textura definida a perderla completamente, esto explicaría la ausencia de textura en la muestra.

Variación del Metamorfismo

En este trayecto la facie prehnita-pumpellyita es la de menor grado metamórfico, principalmente está en la parte más occidental y oriental de la zona de estudio y hacia el centro, cerca del sector de Zuñac, la facie dominante es esquisto verde, pero resalta la ocurrencia de la facie epidota anfíbol, en consecuencia, este es el sector con mayor grado metamórfico.

Localmente la variación es irregular debido a tectonismo local y los distintitos protolitos de las rocas analizadas. Según Reyes (2009) esto está relacionado con los diferentes eventos geológicos tanto a nivel regional como local, asociado a procesos syn-tectónicos durante el levantamiento de la Cordillera Real

La variación del grado metamórfico a lo largo del tramo de investigación Atillo-Normandía es semejante a la variación general del metamorfismo de la Cordillera Real. Litherland et al., (1994) sostienen que el mayor grado se concentra en el centro de la Cordillera real y disminuye hacia sus extremos.

CONCLUSIONES

Entre las litologías encontradas en la zona existen varios tipos de esquistos como: esquisto grafitoso, esquisto clorítico, esquisto sericítico, esquisto moscovítico, esquisto biotítico, además de cuarcitas, rocas metavolcánicas, rocas verdes con granates y metapelitas, por lo tanto, tiene distintos protolitos.

La asociación mineralógica de la muestra PMM4B es: clorita ± plagioclasa ± cuarzo, ± granate, ± piroxenos ± anfíboles. Debido a que presenta silicatos de Mg, Fe, Ca son indicadores de un protolito basáltico.

La roca verde fue producto de retrometamorfismo, debido a que hay un menor porcentaje de minerales anhídridos (diópsido) que de minerales hidratados (anfíboles, cloritas), eso se evidencia en los resultados de la DRX, además, del parcial reemplazamiento de clorita por granate.

La variación del grado metamórfico a lo largo del tramo Atillo-Normandía aumenta hacia el centro del trayecto (sector Zuñac) y decrece hacia los costados, lo cual sigue la tendencia general de la Cordillera Real, donde la División Loja ubicada hacia el centro de la Cordillera tiene el grado metamórfico más alto, además, esta variación es irregular debido al tectonismo local, evidenciado en las fracturas de los granates Figura 2 y las estructuras S-C Figura 3.

Agradecimientos

Los autores expresan su agradecimiento al Instituto Nacional de Patrimonio Cultural (INPC), en especial a la Dra. Martha Romero y a la Escuela Politécnica Nacional (EPN), quienes realizaron los estudios de Difractometría de rayos X. Adicionalmente se extiende el agradecimiento a: Ing. Francisco Viteri por incentivar este estudio; Ing. Jorge Bustillos e Ing. Gorki Ruiz por sus comentarios y facilidades prestadas al estudio, docentes de la Carrera de Geología. Finalmente, al Ing. Stalin Solano por su revisión técnica y a nuestros compañeros de la materia de Petrografía Metamórfica 2018-2019.

REFERENCIAS

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Aspden, J. & Litherland, M., 1992. The geology and Mesozoic collisional history of the Cordillera Real, Ecuador. Tectonophysics, 187-204.

Best, M. (2003). Igneous and Metamorphic Petrology. Second ed. Melbourne: Blackwell.

Bucher, K. & Grapes, R. (2011). Petrogenesis of metamorphic rocks.8th ed. London: Springer.

Castro, A. (2015). Petrografía de Rocas Ígneas y Metamórficas. Primera ed. Madrid: Paraninfo.

INIGEMM. (2017). Mapa geológico de la República del Ecuador 2017. Instituto nacional de investigación Geológico Minero Metalúrgico. [En línea] Available at: www.geoinvestigacion.gob.ec/mapas-geologicos-2017/ [Último acceso: 20 03 2019].

Litherland, M., Aspden, J. & Jemielita, R. (1994). The metamorphic belts of Ecuador. First ed. Keyworth: NERC.

Pratt, W., Duque, P. & Ponce, M. (2005). An autochthonous geological model for the eastern Andes. Tectonophysics, 399, 251-278.

Reyes, P. (2009). Discusión sobre la evolución Jurásico-Cretácico de la Cordillera Real y el Bloque Amotape. Revista Politécnica, 30(1), 6-22.

Suárez, R. & Gonzáles, P. (2018). Caracterización geológica del metamorfismo diastatermal Mesozóico en la Cuenca Neuquina y su relación con la anomalía térmica en el sinrift. Revista de la Asociación Geológica Argentina, 75(3), 457-472.

Valín, M., Perez-Estaun, A., Martin-Izard, A. & Marcos, A. (1994). Variación de la textura y química mineral de rocas metabásicas en una zona de cizalla (Complejo de Cabo Ortegal, NW de España). Revista de la Sociedad Geológica de España, 7(1-2), 179-189.

Winter, O. D. (2001). An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology. Upper Saddle River: Prentice-Hall Inc.

Notas de autor

rjaldas@uce.edu.ec