Modelo lito-geofísico del Cratón Amazónico en el Oriente Colombiano a partir de la integración de información geofísica
Resumen Abstract Índice Conclusiones
Moyano Nieto, Ismael Enrique
2023-A
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Resumen
El Cratón Amazónico es una de las áreas cratónicas más grandes del mundo. El modelo geológico del Cratón en Colombia es poco conocido, principalmente porque una gran porción de las rocas asociadas a este cratón se encuentra cubiertas por secuencias sedimentarias y depósitos recientes, sumado a poca accesibilidad y densa cobertura selvática. Los modelos más aceptados para el Cratón amazónico indican que este evolucionó por acreción múltiple de cinturones/terrenos alrededor de un núcleo antiguo, pero estudios recientes sugieren que la evolución de la porción Noroccidental puede haber sido diferente de las áreas en donde se formularon dichos modelos. En el presente trabajo utilizamos datos geofísicos (magnéticos/gravimétricos), aplicando metodologías de detección multi-escala de bordes y modelado 3D que permitieron identificar y delinear las principales discontinuidades corticales para el Cratón amazónico en territorio colombiano, además de otras características geológicas. Se identificaron lineamientos geofísicos primarios (PGL), interpretados como posibles límites de la corteza. A partir de la interpretación geofísica, integrada con información geológica, geocronológica e isotópica, se proponen cinco dominios tectónicos: Ventuari-Tapajós, Cinturón de Atabapo, Cinturón de Vaupés, Rift Apaporis y Putumayo. Se presenta una nueva edad de cristalización de circón U-Pb para la Formación Piraparaná, que indica que es significativamente más antigua de lo que se pensaba anteriormente, implicando que la extensión en el Rift de Apaporis comenzó al menos en el Mesoproterozoico tardío, transformando así por completo su significado tectónico. Los límites estructurales propuestos corroboran y proporcionan una ubicación más precisa de los límites sugeridos previamente y que estaban difusamente delineados a partir de la información geológica y geocronológica disponible. Este trabajo presenta por primera vez un modelo geológico regional a escala cortical para el noroeste del Cratón Amazónico en Suramérica a partir de la integración de información geofísica, mejorando la comprensión de la estructura regional de esta parte del continente.
Palabras Clave: Cratón Amazónico, Integración geológica-geofísica, Métodos Magnético y Gravimétrico, Modelos geológicos regionales.
The Amazon Craton is one of the largest cratonic areas in the world. The geological evolution of the Craton in Colombia is not well constrained, mainly because a large portion of the rocks associated with this craton are covered by sedimentary sequences and recent deposits, in addition to low accessibility and dense forest cover. The most accepted models for the Amazon Craton indicate that it evolved by multiple accretion of belts / terrains around an ancient nucleus. Recent studies suggest that the evolution of the Northwestern portion may have been different from the areas where these models were formulated. In the present work geophysical data (magnetic / gravimetric) were used, applying multi-scale edge detection methodology and 3D modeling that allowed to identify and delineate the main cortical discontinuities for the Amazon Craton in Colombia and other geological characteristics. Primary geophysical lineaments (PGL) were identified, interpreted as possible crustal boundaries. From geophysical interpretation, integrated with geology, geochronology and isotopic information, five tectonic domains are proposed: Ventuari-Tapaj s, Atabapo Belt, Vaup s Belt, Apaporis Rift and Putumayo. A new U-Pb zircon crystallization age is presented for the Piraparan Formation, indicating that it is significantly older than previously thought, and that the extension into the Apaporis Rift began at least in the late Mesoproterozoic, thus transforming its full tectonic significance. The proposed structural boundaries are in agreement and provide a more precise location of the previously suggested boundaries, loosely constrained to available geological and geochronological information. This work presents the first regional geological model at a cortical scale for the northwest of the Amazon Craton in South America using geophysical methods, improving the understanding of the regional structure of this part of the continent.
Keywords: Amazonian Craton, Geophysical-geological integration, Magnetic and gravity methods, Regional geological models.
1. Introducción ………………………………………………………………………………………………… 1
2. Métodos geofísicos de potencial aplicados a estudios geológicos regionales 10
2.1 Campos potenciales ………………………………………………………………………………. 10
2.1 Gravimetría …………………………………………………………………………………………… 12
2.1.1 Anomalía gravimétrica ………………………………………………………………………… 15
2.1.2 Densidad de las rocas …………………………………………………………………………. 16
2.2 Magnetometría ………………………………………………………………………………………. 18
2.2.1 Magnetización de rocas y minerales de la corteza ………………………………….. 20
2.2.2 Susceptibilidad magnética …………………………………………………………………… 21
2.2.3 Anomalía magnética …………………………………………………………………………… 23
2.3 Transformaciones y filtros aplicados en interpretación de gravimetría y magnetometría ……………………………………………………………………………………………….. 25
2.3.1 Filtros de frecuencia/longitud de onda …………………………………………………… 25
2.3.2 Gradientes/Derivadas …………………………………………………………………………. 26
2.3.3 Señal analítica ……………………………………………………………………………………. 27
2.3.4 Derivada “Tilt” …………………………………………………………………………………….. 27
2.3.5 Reducción al polo magnético ……………………………………………………………….. 29
2.3.6 Detección multi-escala de bordes (Worming) …………………………………………. 30
3. Structural signatures of the Amazonian craton in eastern Colombia from gravity and magnetometry data interpretation. …………………………………………………… 33
3.1 Introduction …………………………………………………………………………………………… 33
3.2 Geological setting ………………………………………………………………………………….. 38
3.2.1 Geochronology and geotectonic framework ……………………………………………. 39
3.2.2 Structural and tectonic framework …………………………………………………………. 40
3.3 Geophysical datasets and processing ………………………………………………………. 42
3.3.1 Previous geophysical studies ……………………………………………………………….. 42
3.3.2 Geophysical datasets ………………………………………………………………………….. 43
3.3.3 Data processing and interpretation ……………………………………………………….. 44
3.4 Discussion ……………………………………………………………………………………………. 55
3.5 Conclusion ……………………………………………………………………………………………. 61
4. Tectonic domains in the NW Amazonian Craton from geophysical and geological data. ………………………………………………………………………………………………… 65
4.1 Introduction …………………………………………………………………………………………… 66
4.2 Regional Geology ………………………………………………………………………………….. 67
4.2.1 Structural features ………………………………………………………………………………. 69
4.2.2 Geochronological provinces …………………………………………………………………. 70
4.3 Methods ……………………………………………………………………………………………….. 71
4.3.1 Geophysical data processing and interpretation ……………………………………… 71
4.3.2 Source of Geophysical Datasets …………………………………………………………… 72
4.3.3 Multiscale edge detection ……………………………………………………………………. 74
4.3.4 U-Pb (LA-ICP-MS) zircon geochronology ………………………………………………. 76
4.4 Results …………………………………………………………………………………………………. 77
4.4.1 Major structural features from geophysical data interpretation ………………….. 77
4.4.2 3D inversion of potential field data ………………………………………………………… 78
4.5 Integration with other geological information ……………………………………………… 80
4.5.1 Ventuari-Tapajós tectonic domain ………………………………………………………… 81
4.5.2 Atabapo Belt tectonic domain ………………………………………………………………. 82
4.5.3 Vaupés Belt tectonic domain ……………………………………………………………….. 83
4.5.4 Apaporis Graben tectonic domain …………………………………………………………. 83
4.5.5 Putumayo tectonic domain …………………………………………………………………… 86
4.6 New U-Pb geochronological data on Apaporis Graben tectonic domain ………… 86
4.7 Discussion ……………………………………………………………………………………………. 88
4.8 Conclusion ……………………………………………………………………………………………. 90
5. Conclusiones y Recomendaciones …………………………………………………………….. 97
5.1 Conclusiones ………………………………………………………………………………………… 97
5.2 Recomendaciones …………………………………………………………………………………. 98
5.2.1 Respuesta magnética de las rocas sedimentarias Proterozoicas………………. 98
5.2.2 Lineamientos magnéticos y foliación metamórfica a lo largo del Río Inírida 101
Bibliografía …………………………………………………………………………………………………….. 103
Se realizó procesamiento e interpretación de información geofísica de magnetometría y gravimetría disponible para el Cratón Amazónico en Colombia, Oriente de Venezuela y Noroccidente de Brasil. La información geofísica fue interpretada cualitativa y cuantitativamente, mostrando grandes variaciones y contrastes laterales en las propiedades físicas (densidad, susceptibilidad magnética) de las rocas que componen el basamento cratónico. revelando una complejidad estructural no registrada en los mapas y modelos descritos anteriormente.
Las metodologías de interpretación de la información geofísica, aplicadas por primera vez al área de estudio, permitieron identificar seis lineamientos geofísicos principales, interpretados como posibles límites corticales. La orientación y relaciones estructurales entre estos lineamientos, combinado con otros rasgos geofísicos secundarios, son evidencia de que estas estructuras representan límites entre dominios geofísicos diferentes, interpretados acá como dominios tectónicos con evolución geológica contrastante. La inversión 3D de la información geofísica corroboró la penetración cortical profunda de estas estructuras geofísicas.
A partir de los lineamientos geofísicos interpretados, integrados con la información geológica, geocronológica e isotópica disponible, permitió proponer un modelo geológico-geofísico para el Cratón Amazónico formado por cinco dominios tectónicos: Ventuari-Tapajós, Cinturón del Atabapo, Cinturón Vaupés, Rift de Apaporis y Putumayo. Cada uno de los dominios tiene sus características geofísicas y geológicas particulares, que permitieron plantear un modelo de evolución tectónica basado en las características más relevantes de cada uno.
El aporte principal del presente trabajo al conocimiento de la porción NW del Cratón Amazónico consiste en presentar por primera vez una reconstrucción regional de estructuras de escala cortical para el área, basado en la interpretación de métodos geofísicos integrados con datos geológicos, geocronológicos e isotópicos. Este modelo geológico-geofísico mejora la comprensión de la arquitectura tectónica regional del NW del Cratón Amazónico, soportando la presencia de algunos límites propuestos anteriormente y permitiendo su localización más precisa.