Estudios Gravi-Magnetométricos de la Sierra Grande de San Luis. Inversión conjunta litorrestringida y modelado en 3D
Resumen Abstract Índice Conclusiones
Christiansen, Rodolfo
2021-A
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Conocer la estructura orogénica de la Sierra Grande de San Luis es esencial para entender su evolución tectónica y, mediante esta, dilucidar la construcción del margen occidental de Gondwana y el orógeno Famatiniano. Si bien varios modelos evolutivos han sido propuestos para este sector, su geometría aún es poco conocida y ampliamente debatida. Esta investigación comprende el desarrollo de los primeros modelos litológicos, hasta 6 km de profundidad, obtenidos mediante la técnica de inversión geofísica estocástica litorrestringida. Esta metodología combina datos geológicos y estructurales medidos en sitios dispersos de la superficie para generar representaciones geológicas en tres dimensiones. Luego estas son ajustadas mediante inversión conjunta de datos geofísicos. Con el objetivo de generar una caracterización litológica preliminar certera, y dada la distribución de los datos geofísicos disponibles, se decidió dividir el área de trabajo en dos, zona Norte y zona Sur. En estas se reconocieron las unidades litológicas y se realizaron análisis petrográficos sobre muestras obtenidas en el campo. También se adquirieron datos estructurales a lo largo de perfiles perpendiculares a las estructuras regionales que luego fueron volcados sobre un mapa. Los datos geofísicos que permitieron ajustar los modelos iniciales fueron generados en dos etapas. Por un lado, se computaron nuevamente los puntos gravimétricos disponibles y se incorporaron otros nuevos con el fin de cubrir de forma regular el área de trabajo. Al mismo tiempo, se creó un laboratorio de análisis de densidades de rocas donde se examinaron muestras obtenidas de los principales afloramientos. Por otro lado, se nivelaron los datos aeromagnéticos existentes en la zona Sur mediante datos terrestres y se eliminaron los ruidos de alta amplitud y corta longitud de onda utilizando un filtro no lineal. También se adquirieron datos de susceptibilidades magnéticas representativos de las unidades geológicas que componen el sector. Los resultados obtenidos de forma probabilística permitieron definir una estructura doblevergente de escala regional producida por una contracción de varias decenas de kilómetros con una componente de rumbo menor no ortogonal. Se confirma un marco tectónico compresivo como consecuencia de la colisión entre un terreno alóctono con forma convexa (Cuyania) y el protomargen occidental de Gondwana como causante de esta disposición estructural.
Unravelling the orogenic structure of the Sierra Grande de San Luis is essential to understand its tectonic evolution and, through this, to elucidate the construction of the western margin of Gondwana and the Famatinian Orogen. Although several evolutionary models have been proposed for this sector, its geometry is still poorly known and widely debated. This investigation includes the development of the first lithological models, up to 6 km deep, obtained by means of the litho-constrained stochastic geophysical inversion technique. This methodology combines geological and structural data measured in scattered sites of the surface to generate geological representations in three dimensions. Then these models are adjusted by joint geophysical data inversion. In order to generate an accurate preliminary lithological characterization, and given the distribution of available geophysical data, it was decided to divide the study area into two parts, North and South zones. In these, lithological units were recognized and petrographic analyses were performed on samples obtained in the field. Structural data were also acquired along profiles perpendicular to the regional structures that were then plotted over a map. The geophysical data used to adjust the initial models were generated in two stages. On the one hand, existing gravimetric points were recomputed and new ones were added in order to cover the study area on a regular basis. At the same time, a densities analysis laboratory was created where samples obtained from the main outcrops were examined. On the other hand, the existing aeromagnetic data in the South area were leveled by terrestrial data and the high amplitude and short wavelength noises were eliminated using a non-linear filter. We also acquired magnetic susceptibility data representative of the geological units present in the sector. The probabilistic results allowed defining a regional structure produced by a contraction of several tens of kilometers with a minor non-orthogonal sinistral component. A compressive tectonic framework is confirmed as a consequence of the collision between an allochthonous terrain with convex morphology (Cuyania) and the western proto-margen of Gondwana as the cause of this structural disposition.
Este manuscrito proporciona información esencial sobre la arquitectura orogénica de la Sierra Grande de San Luis basada en un análisis holístico de los datos disponibles y otros nuevos adquiridos a lo largo de cinco años de trabajo. Mediante la combinación de una extensa base de datos geológicos y geofísicos se logró modelar las estructuras y unidades que componen la sierra hasta seis kilómetros de profundidad a través de modernas técnicas de inversión litorrestringida.
Entre los datos geofísicos utilizados se encuentran los primeros mapas de anomalías de Bouguer para la zona. A través de la aplicación de filtros cuidadosamente seleccionados se enfatizó la presencia de rasgos gravimétricos particulares en el área. Entre estos se destacan anomalías positivas asociadas a la intrusión de cuerpos máficos-ultramáficos al oeste de la zona estudiada y anomalías negativas relacionadas a la presencia de cuerpos plutónicos de gran tamaño al norte de la sierra.
Los datos aeromagnéticos proporcionaron un gran detalle en la delimitación de las estructuras, sobre todo las zonas de cizalla debido al gran contenido de material magnético que poseen. Para su uso se realizó un filtrado de tipo gaussiano. La utilización de este tipo de datos fue esencial para la localización de los cuerpos máficos-ultramáficos dentro de los complejos metamórficos.
Las propiedades físicas de las rocas se calcularon mediante el análisis de cientos de muestras obtenidas a lo largo de perfiles transversales a las principales unidades geológicas. Para esto, se desarrolló un dispositivo de bajo costo con capacidad de determinar densidades en fracciones de roca en el laboratorio y también se midió con instrumental en el campo. Como resultado se generó una extensa base de datos petrofísicos la cual se presenta en dos tablas quedando a disposición para futuros trabajos. Las diferencias encontradas entre los datos medidos y los calculados por el proceso de inversión pueden ser consideradas pequeñas en relación a la variación del grado metamórfico dentro de las unidades.
Los datos geológicos incluyeron, entre otros, datos estructurales y un análisis de las unidades geológicas plasmado en un detallado mapa de la zona de trabajo. También se tuvo en cuenta datos geocronológicos existentes en la bibliografía y resultados de análisis petrográficos de rutina.
A través de este enfoque multidisciplinario se pudo establecer un modelo evolutivo para el área de trabajo compatible con una extrusión vertical de rocas metamórficas, donde el techo corresponde al Complejo Metamórfico Pringles junto a la Formación San Luis al sur, y junto a las Metamorfitas Las Higueras al norte. En esta estructura regional el piso se encuentra representado por los Complejos Metamórficos Nogolí y Conlara.
El mecanismo más probable responsable de la geometría en la Sierra Grande de San Luis es la colisión del terreno Cuyania que actuó como indenter (microcontinente) con una morfología convexa, condicionando de esta forma el estilo de deformación en el margen occidental de Gondwana. Esto generó una contracción de varias decenas de kilómetros. Si bien estos movimientos fueron resueltos por zonas de cizallas inversas, también se generaron movimientos laterales resultando en esfuerzos no coaxiales con componentes sinistrales durante la deformación, dando forma a la estructura doblevergente.
Las teorías planteadas en este trabajo resultan de gran importancia para entender el proceso de colisión entre Cuyania y el protomargen de Gondwana, lo cual es objeto de extenso debate. Se considera a futuro realizar trabajos similares en otros lugares del orógeno Famatiniano con el objetivo de reforzar estos resultados. Así mismo, también resulta de interés la adquisición de nuevos datos para el modelado de los cuerpos plutónicos para su comparación. A través de esto se podría comprender los procesos de transferencia de masa en la corteza asociados al emplazamiento de los mismos.