Estructuración y evolución tectónica neoproterozoica-mesozoica del Uruguay mediante la aplicación de métodos geofísicos potenciales, con énfasis en la región central del Cinturón Dom Feliciano

El objetivo general de esta tesis es contribuir a la comprensión de la evolución tectónica
proterozoica y mesozoica del Uruguay mediante el análisis integrado de relevamientos
gravimétricos y magnetométricos terrestres, aéreos y satelitales y de datos geológicos y
estructurales. En particular, se hace foco en el estudio de la evolución tectónica de la zona central
del basamento cristalino del Uruguay, localizada en el departamento de Lavalleja (-33°40’34° S;
-54°40’55°30′ O). Dicha zona, donde afloran la Formación Barriga Negra y los intrusivos
graníticos de los complejos Polanco y Santa Lucía, comprende los sectores centrales de la cuenca
aulacogénica mesozoica y del Cinturón Dom Feliciano y su límite con el Terreno Nico Pérez. En
consecuencia, resulta clave para comprender la estructuración y evolución neoproterozoica y
mesozoica del escudo uruguayo.
Para poder interpretar los datos magnetométricos y gravimétricos de manera rigurosa se
llevaron a cabo revisiones detalladas de los diversos métodos y técnicas comúnmente aplicados
al análisis de campos potenciales (análisis espectral, deconvolución de Euler, filtros). Estas
revisiones llevaron a establecer correcciones e innovaciones metodológicas que permiten realizar
simplificaciones en los procesos y obtener una mayor certidumbre en los resultados. En particular,
con respecto al análisis espectral se definieron los límites de algunos de los parámetros requeridos
para los cálculos de profundidad de fuentes magnéticas, estableciendo nuevos criterios y
condiciones más rigurosas para su correcta aplicación. Asimismo, se desarrollaron diversos
programas en Matlab y modelos para el testeo de los diversos métodos y técnicas y sus
parámetros.
A partir de los datos disponibles y de los relevados en el marco de esta tesis se trabajó en
tres escalas diferentes. Se realizó una interpretación de gran escala de anomalías magnetométricas
correspondientes a modelos globales. Se llevó adelante un estudio de escala regional, a partir de
relevamientos aeromagnéticos y gravimétricos de la República Oriental del Uruguay. Finalmente,
se trabajó a escala local con datos gravimétricos terrestres relevados en el departamento de
Lavalleja, en combinación con nuevo mapeo geológico-estructural.
El análisis de modelos globales permitió reevaluar las estructuras y límites del Cratón del
Río de la Plata y cuencas suprayacentes. Las interpretaciones de escala regional y local
posibilitaron establecer la estructuración paleoproterozoica, neoproterozoica y mesozoica del
Uruguay. Se identificaron diversos enjambres de diques máficos paleoproterozoicos y
mesozoicos y se determinó el rumbo e inclinación de algunas estructuras, así como su cronología.
A partir de la integración de los resultados obtenidos se propone un nuevo modelo para la apertura
del rift mesozoico, el cual involucra una zona de transferencia controlada por la reactivación de
estructuras correspondientes al cinturón Dom Feliciano.

**Aplicaciones metodológicas**

Aunque el método de análisis espectral no pudo ser aplicado satisfactoriamente al área de estudio, desde el
punto de vista metodológico se desarrollaron importantes correcciones y avances en los procedimientos
empleados.
•

A partir de la exhaustiva revisión llevada a cabo, se definieron con precisión las unidades y regiones
de números de onda donde los ajustes de los distintos métodos son válidos.

•

En relación al preprocesamiento, los métodos de extensión de ventana arrojan los peores resultados,
mientras que los métodos de funciones marco (Hann, Haming, Blackman) y el método multitaper
producen los mejores resultados. Sin embargo, en algunos casos no aplicar preprocesamiento
produce resultados equivalentes o mejores que los obtenidos a partir de datos procesados.

•

Se determinó que un mayor tamaño de ventana mejora la precisión de los resultados pero no
necesariamente su exactitud. Asimismo, un mayor solapamiento de ventanas mejora la resolución
de la topografía del techo o la base de la capa magnetizada. Se comprobó que de haber cambios
abruptos de la profundidad a la base de la capa magnetizada (límites netos entre bloques con
diferente espesor), estos se reflejarán como una variación gradual de profundidad en los resultados
debido al efecto de suavizado, ya que los métodos espectrales proveen valores promedio para las
ventanas estudiadas.

•

Se determinó mediante la construcción de diversos modelos, que contrariamente a lo sugerido
previamente por otros autores, el método espectral no permite separar y analizar los efectos de
diferentes niveles corticales (modelo multicapa).

•

El método del centroide aplicado para el cálculo de Zo está sujeto a demasiadas inestabilidades y
ruidos como para ser considerado confiable. En todos los casos los resultados tienden a
sobreestimar la profundidad real del centroide de las capas, lo que indudablemente llevaría a
sobreestimar la profundidad a la base de las mismas.

•

En consecuencia, se propusieron nuevos métodos de análisis espectral (método híbrido, método
alternativo aplicando el modelado directo y método alternativo aplicando el modelado directo con
el método fractal).
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•

Se desarrollaron códigos y programas en Matlab que permiten obtener la profundidad a la isoterma
de Curie de manera automática, en las regiones de número de onda válidas y evitando la
subjetividad inherente a los cálculos manuales.

•

Se desarrollaron programas para aplicar cerca de cincuenta variedades de filtros a los campos
potenciales. También, se evaluó su efectividad por medio de la construcción de modelos y su
aplicación a datos reales, proponiendo mejoras metodológicas y correcciones en algunos filtros
(Núñez Demarco et al. 2022 en revisión)

**Geología y Tectónica Local**

Las revisiones geológicas publicadas como resultado de esta tesis (resumidas en el cap. 2), han resultado
una importante contribución para la comprensión de la geología del Uruguay, ofreciendo por primera vez
un marco común para el entendimiento de las diversas propuestas estratigráficas vigentes, sus similitudes
y diferencias. Las mismas constituyen la mayor revisión y compilación de referencias nacionales a la fecha,
mostrando la importancia de una necesaria unificación de nomenclaturas y de una correcta definición de
unidades y sus límites, lo cual no implica una unificación en cuanto a la interpretación de las mismas.
La interpretación de los resultados obtenidos mediante la aplicación de filtros y de la técnica de
deconvolución de Euler al relevamiento aeromagnético de alta resolución, a las anomalías gravimétricas
regionales y a los nuevos datos gravimétricos locales de Uruguay permitió:
•

Identificar nuevos enjambres de diques y nuevas estructuras en el territorio. También se logró una
mejor caracterización de los haces de diques previamente definidos, sobre la base de sus patrones
magnéticos y estructurales.

•

Llevar a cabo análisis que sugieren que las dimensiones y relaciones geométricas del haz de diques
de Florida en el terreno Piedra Alta indicarían un origen mantélico para los mismos, posiblemente
asociados a un gran evento de extensión post-orogénica y/o al impacto hacia el margen noreste de
una pluma mantélica (como es el caso del haz de diques máficos del Okavango). Asimismo, se
identificaron dos haces de diques máficos superpuestos que podrían corresponder a eventos
distintos posteriores, indicando una rotación de las direcciones principales de esfuerzo.

•

Caracterizar mediante aeromagnetometría el enjambre de diques Nico Pérez-Zapicán,
determinando sus dimensiones y relaciones estructurales con otras unidades. Dicho enjambre se
extiende a lo largo de aproximadamente 350 km y tiene ~ 150 km de ancho, con rumbos
preferenciales que varían entre N101°E y N110°E. El mismo atraviesa trasversalmente las
estructuras del cinturón Dom Feliciano (Neoproterozoico), como la zona de cizalla de Sierra
Ballena de rumbo SSO-NNE, al terreno Piedra Alta y al enjambre de diques máficos de Florida.
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También fueron identificados otros dos enjambres de diques asociados con fallas mesozoicas con
rumbos N 89° E y N 144° E, correspondientes a eventos extensionales posteriores en los que se
produjeron cambios en la dirección de extensión regional.
•

Detectar una clara correlación entre los diques mesozoicos y los centros volcánicos localizados en
la cuenca de rift Merín. Estos diques mesozoicos atraviesan las estructuras preexistentes en el
basamento cristalino, en particular en el caso del cinturón Dom Feliciano. Este último presenta
claras evidencias de reactivación durante el Mesozoico, en especial a lo largo de la zona de cizalla
de Sierra Ballena. Las relaciones estructurales entre los diferentes haces de diques mesozoicos y
las estructuras preexistentes del basamento sugieren que los mismos corresponden a diferentes
sistemas magmáticos que operaron de forma consecutiva.

•

Observar en todas las cuencas mesozoicas que las estructuraciones preexistentes controlan los
límites y mecánica de las mismas:
a) La cuenca de rift Santa Lucía se encuentra limitada por fallas con rumbo E-O y NO-SE,
directamente asociadas a las direcciones de los enjambres de diques y cinturones
proterozoicos. La apertura de esta cuenca fue controlada por fallas con buzamiento al norte,
lo cual implica, a su vez, que las estructuraciones proterozoicas poseían esa inclinación
originalmente y fueron invertidas durante el Mesozoico. Como consecuencia, el orógeno
proterozoico (cinturón San José) debió caracterizarse por cabalgamientos con buzamiento
al Norte, lo que sugiere la ocurrencia de una subducción hacia el Norte.
b) La cuenca de rift Merín posee una forma romboidal (incluyendo su continuación en Brasil)
y está controlada por un conjunto de tres direcciones de fallamiento, una con rumbo N 110°
E siguiendo las direcciones estructurales del enjambre de diques Nico Pérez-Zapicán, otra
con rumbo N 70° E correspondiente a la dirección conjugada y una tercera, e importante,
con rumbo E-O y buzamiento hacia el norte que controla el límite sur de la cuenca. A su
vez, los centros magmáticos se concentran en su sector S- SO sugiriendo una asimetría en
la cuenca, reflejando las mismas estructuraciones en las fajas plegadas del orógeno
neoproterozoico, lo que sugiere que este se formó debido a una subducción hacia el N-NO

•

Proponer, a partir de la integración de los resultados obtenidos, un nuevo modelo para la apertura
del rift mesozoico. A diferencia del modelo previo que sugería una continuidad entre las cuencas
mesozoicas y una extensión con una fuerte componente transcurrente E-O, el nuevo modelo
propone que el bloque ubicado entre las cuencas Merín y Santa Lucía (entre las dos principales
zonas de cizalla en Uruguay) habría actuado como una zona de acomodamiento o zona de
transferencia entre ambas cuencas, con un patrón de estructuración transpresiva complejo (SSO-
NNE), conectando los grabens adyacentes y siguiendo los principales lineamientos estructurales
del cinturón Dom Feliciano.
•

Identificar y caracterizar, al interpretar de manera integrada los datos estructurales y geofísicos con
la información geocronológica disponible, los regímenes de deformación que afectaron a Uruguay
durante el Mesozoico. Se identifica un primer evento ca.160 Ma (Jurásico Superior), durante el
cual se registraron los primeros depósitos sedimentarios y magmatismo en la cuenca Santa Lucía,
que también corresponde a la intrusión del enjambre de diques Nico Pérez-Zapicán, según un
campo tensional en dirección NE-SO. Se detecta un segundo evento extensional entre 120 y 130
Ma (Cretácico Inferior), que se corresponde con el profuso magmatismo que tuvo lugar en la cuenca
Merín y que también afecta a la cuenca Santa Lucía con una fuerte componente NS, llevando a la
reactivación de estructuras del cinturón Dom Feliciano y formación de cuencas de pull-apart.
Finalmente, se observa un tercer evento caracterizado por la ocurrencia de un nuevo episodio de
subsidencia y fallamiento de la cuenca Santa Lucía.

•

Sugerir, a partir del análisis espectral, que el área cratónica bajo Uruguay sería relativamente
homogénea, ya que los valores de Zb, en las distintas condiciones propuestas, se encuentran ca. de
40 km, coincidiendo con los datos y modelos sísmicos regionales.

•

Determinar, mediante la comparación de los datos magnéticos y gravimétricos, que las intrusiones
mesozoicas son claramente identificables por medio de la magnetometría, mientras que los sistemas
de fallas y zonas de cizalla no generan señales magnéticas conspicuas (bajo contraste de
magnetización). En cambio, la gravimetría es especialmente sensible a las fallas y zonas de cizalla
mostrando la existencia de grandes desplazamientos y elevados contrastes de densidad entre
bloques limítrofes. Esto no solo destaca la importancia de la combinación de ambos métodos, sino
que ofrece una nueva forma de investigación estructural de la región, ya que la selección de uno u
otro método permite estudiar casi independientemente los distintos tipos de rasgos geológicos.

**Tectónica Global**

•

El análisis espectral del campo magnético anómalo en América del Sur revela una topografía de la
isoterma de Curie que se correlaciona fuertemente con las interpretaciones estructurales de la
región. Se aprecia la diferencia de profundidades entre la placa continental y las placas oceánicas,
así como una menor profundidad en el orógeno andino y una mayor profundidad en las zonas
cratónicas. Se confirman observaciones locales previas tales como aquellas que sugieren que la
región sur del Cratón del Río de la Plata (en el Sur de la Provincia de Buenos Aires) presenta
temperaturas más elevadas.

•

Algunas regiones, sin embargo, revelan comportamientos particulares que merecen un estudio en
detalle a futuro. Por ejemplo, la gran anomalía magnética observada en el modelo global EMAG2v3
puede deberse a un error en los datos o podría estar relacionada con la existencia de una importante
diferencia litosférica entre la Puna Septentrional y la Puna Austral, posiblemente asociada a la
ocurrencia reciente de delaminación documentada en la Puna Austral. Asimismo, se registra un
fuerte calentamiento bajo la Cuenca Neuquina y el Macizo Norpatagónico.

•

La coincidencia de la actitud del enjambre de diques Nico Pérez-Zapicán con el rumbo de otras
estructuras y haces de diques similares en Gondwana sugiere que las estructuras jurásicas (y
triásicas) en la región responden a procesos globales. En particular, parecen estar asociadas al
campo de esfuerzos generado por la pluma mantélica de Karoo. Por otra parte, la fracturación y la
intrusión de los diques cenozoicos estarían controladas por la apertura del Océano Atlántico, el
impacto de la pluma Tristán da Cunha y las zonas de debilidad preexistentes (estructuras jurásicas
y neoproterozoicas).

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En Uruguay las cuencas de rift se habrían desarrollado desde finales del Jurásico en aparente
continuación del Sistema de Fallas de Waterberg-Omaruru, al igual que las cuencas del Salado y
del Colorado en Argentina. Sin embargo, la cuenca Merín parece haberse generado durante el
Cretácico sobre el terreno Punta del Este (con afinidades africanas), mientras que la cuenca Santa
Lucía sobre el terreno Piedra Alta (Cratón del Río de la Plata) presentaría evidencias de actividad
entre el Jurásico y el Cenozoico, con el cinturón Dom Feliciano actuando como zona de
transferencia entre ambas.