Pressure-temperature-time paths of the Limón Verde metamorphic complex, Chile

Abstract

El basamento Paleozoico (Pz) de los Andes Centrales ha sido objeto de estudio con el fin de determinar la historia tectonodinámica del márgen occidental de Sudamérica. En el norte de Chile, el basamento aflora en franjas N-S, de las que algunos autores han sugerido como bordes de terrenos alóctonos acrecionados al márgen occidental de Gondwana. La Sierra Limón Verde es una de estas franjas N-S, la cuál es parte de la Cordillera de Domeyko. El basamento Pz de la Sierra comprende rocas Carboníferas intrusivas del Complejo Igneo Limón Verde y rocas metamóficas Pérmicas. El Complejo Metamórfico Limón Verde (CMLV) comprende afloramientos en una franja NNE de 12x2 km ubicada al nor-oeste de la Sierra. Estas rocas consisten en esquistos micáceos y anfibolitas foliadas, además de cuarcitas subordinadas. Análisis de geoquímica en roca total en anfibolita indican como protolito a basaltos con afinidad de intra-placa, y a sedimentos psamopelíticos al protolito de los esquistos micáceos. Circones detríticos que presentan distintas proveniencias reafirman la naturaleza sedimentaria de los esquistos, con una edad mínima de depositación de 300 Ma. Esta edad es similar al la del magmatismo tardío del Complejo Igneo Limón Verde. Las rocas del CMLV presentan una trayectoria horaria prógrada consistente con un ambiente de subducción. El peak metamórfico del mica esquisto (PT) fue obtenido en condiciones acuosas (ca. 5% H2O) a los ca. 280 Ma (U-Pb en circón). Esto se observa como anatexis en ciertas partes de la roca y también en los diagramas de REE de bordes de circón. El campo PT modelado a través de pseudosecciones indica 14.5 kbar y 600oC, llegando a una temperatura máxima de 650oC, lo que se interpreta como una profundidad de formación cercana a los 50 kms. El peak metamórfico de la unidad de anfibolita también fue formado en condiciones acuosas y de alta fugacidad de oxígeno (0.11% O2) ,el que se obtuvo a menor presión (11.5 kbar) pero a temperaturas similares a las del esquisto (ca. 650 oC), lo que es interpretado como una profundidad cercana a los 40 kms. Por otro lado, la edad del metamorfismo es cercana a los 260 Ma (U-Pb en titanita y Ar-Ar en hornblenda). Edades plateau Ar-Ar en mica blanca (ca. 263 Ma) y biotita (ca. 251 Ma) provenientes de un mica esquisto fueron utilizadas para determinar tasas de enfriamiento, los que se hicieron en dos pasos: 11.4 ± 3.47 oC/My para el primer paso (U-Pb en circón a Ar-Ar en mica blanca) y 4.16 ± 5.03 oC/My para el segundo (Ar-Ar mica blanca a Ar-Ar biotita). Al considerar un gradiente geotermal de una corteza normal de 25 oC/km (Ernst, 2009) se estimaron tasas de enfriamiento de 0.45 mm/yr y 0.16 mm/yr para el primer y segundo paso respectivamente. Al tomar en cuenta las temperaturas de cierre de estos sistemas y un gradiente geotérmico normal, debe de haber ocurrido una exhumación rápida. Al sur del CMLV existen unidades sedimentarias triásicas que contienen clastos de mica esquistos de granate del CMLV (Fm. Agua Dulce), sugiriendo que las rocas del complejo metamórfico se encontraban completamente exhumadas ya en el Triásico medio.