Emplazamiento y evolución composicional de reservorios de magma someros en arcos contraccionales: el caso del Plutón San Gabriel en Los Andes de Chile Central (33.8°S)

Abstract

El transporte de magma a través de la corteza y el rol de los reservorios emplazados en los niveles superiores es fundamental para comprender el transporte de calor desde las zonas profundas y la diferenciación composicional de la corteza. En dicho contexto, esta investigación presenta el estudio del caso del plutón San Gabriel (PSG). Este corresponde a un cuerpo intrusivo mioceno (12-13 Ma) de composición intermedia a ácida, emplazado en los niveles superiores de la corteza, el cual intruye sucesiones principalmente volcánicas del Oligoceno-Mioceno afectadas por deformación contraccional durante la inversión tectónica de una cuenca de intraarco en Chile central. Esta investigación propone un modelo evolutivo del PSG, desde la construcción inicial de espacio hasta los procesos de diversificación composicional tardíos. Aquí se presentan una serie de datos inéditos que combinan observaciones de terreno, análisis petrográficos, geoquímica de roca total, modelación geoquímica, geocronología U-Pb en circón y datos estructurales tomados en enclaves máficos. Los resultados muestran que el PSG es un intrusivo compuesto por tres dominios magmáticos con contactos abruptos, dados por un Dominio Principal que compone el grueso del plutón (qz-monzodiorita; 55-65 wt.% SiO2), un Dominio Medio correspondiente a la zona más máfica con textura de cumulado en plagioclasa (qz-diorita; <55 wt. % SiO2), y un Dominio Basal (monzogranito; >65 wt.% SiO2). La aureola mecánica del PSG es estrecha y en ella la estratificación de la roca de caja se preserva y se dispone de manera oblicua a los bordes laterales del intrusivo. Esto, sumado a las evidencias de deformación frágil de la roca de caja y la presencia de xenolitos, sugiere que el plutón se emplazó transportando la roca de caja hacia debajo de manera frágil, probablemente mediante stoping. Durante este proceso, el magma no habría desplazado la roca hacia arriba de manera importante ni habría acomodado la deformación mediante acortamiento lateral. La deformación registrada por los enclaves máficos sugiere que el magma inicial debió tener una alta capacidad convectiva durante el emplazamiento, debido a una cristalinidad <40% necesaria para la preservación de estos. Los análisis geoquímicos y la simulación de la distribución de elementos mayores y trazas en las fases sólida y fundida durante la cristalización de un magma sugieren que el PSG sufrió procesos de diversificación composicional mediante la removilización de fundidos residuales silícicos en el interior del reservorio. El Dominio Basal representaría una zona de acumulación de dichos fundidos, pobres en cristales, con capacidad de fluir y retrabajar las unidades previamente cristalizadas. Todo el proceso habría tenido una duración de 0.76 a 1.56 Ma según dataciones U-Pb, sin mostrar mayor diferencia entre los dominios definidos. La tasa de construcción inferida para el plutón es del orden de 10-5 km3/a, la que es hasta dos órdenes de magnitud menor que las tasas propuestas para acumular magma móvil mediante múltiples inyecciones. Sin embargo, se plantea que los procesos de diversificación composicional en el nivel de emplazamiento deben ser considerados al calcular las tasas de inyección necesarias para la acumulación de magma convectivo en la corteza superior. Una comparación con lo observado en otros cuerpos plutónicos, asociados al mismo cinturón y edad (9-13 Ma) que el PSG, indica que este mecanismo de emplazamiento y construcción de espacio es común para todo el arco. La discordancia estratigráfica presente en la roca de caja, la cual coincide con el techo de los intrusivos, habría operado como una barrera reológica que favoreció el estancamiento del magma, inhibiendo la integración y removilización de bloques de roca de caja, frenando su ascenso. El comportamiento frágil de la roca de caja y la aureola mecánica estrecha de estos intrusivos indican que este cinturón representa un arco magmático con una vida poco sostenida en el tiempo, impidiendo la madurez termal de la corteza. En estos niveles de la corteza, la transferencia hacia abajo de roca de caja sería un mecanismo que contribuye de manera importante al engrosamiento cortical y debe ser considerado en los balances de masa de la construcción de orógenos asociados a arcos contraccionales.