Latin American Journal of Sedimentology and Basin Analysis (Dec 2005)
Estudios Isotópicos en Carbonatos Marinos del Terreno Precordillera-Cuyania: ¿Plataforma común en el Neoproterozoico-Paleozoico Inferior? Isotopic studies on marine carbonates from Argentine Precordillera-Cuyania Terrane: A common platform during Neoprotezoic-Lower Paleozoic?
Abstract
El presente trabajo comprende estudios sobre isótopos estables (carbono y oxígeno), Sr natural (87Sr/86Sr), 206Pb/207Pb y Sm/Nd aplicados sobre rocas esencialmente carbonáticas aflorantes en el terreno Precordillera-Cuyania del oeste argentino. Las rocas analizadas son metacarbonatos, mármoles y metamargas aflorantes en la sierra de Pie de Palo (Grupo Caucete), en el cerro Salinas y en la sierra de La Huerta (cerro Pan de Azúcar y Loma de las Chacras), y calizas no metamorfizadas del Cámbrico de la Precordillera Oriental de San Juan. Los datos de los isótopos del Sr obtenidos para la Caliza Angacos (Pie de Palo) están de acuerdo con los valores de la curva de variación secular para el Cámbrico Inferior alto y parte del Cámbrico Medio. Los valores de d13C para la misma unidad, se distribuyen en la curva de variación secular del C en coincidencia con las relaciones 87Sr/86Sr. Las relaciones 87Sr/86Sr y 13C/12C medidas en las muestras de calizas del Miembro Juan Pobre de la Formación La Laja se ubican en el Cámbrico Medio en las curvas mencionadas y en coincidencia con su contenido fosilífero. Los carbonatos del cerro Salinas presentan relaciones 87Sr/86Sr más altas en comparación con las de la Caliza Angacos (Pie de Palo) y en concordancia con el lapso de la curva del Cámbrico Medio alto al Cámbrico Superior. Este incremento en la relación isotópica del Sr está acompañado por un enriquecimiento en los valores de d13C, que se ubican en el tramo más joven del Cámbrico Superior en la curva de variación secular del C en el agua de mar, marcando según varios autores, el inicio de una excursión isotópica positiva de carácter global. La isocrona 206Pb/207Pb calculada para carbonatos del cerro Salinas, sugiere una edad comprendida entre el Neoproterozoico y el Cámbrico por su margen de error importante. Por el hallazgo de estromatolitos y la composición isotópica del Sr esta unidad del cerro Salinas podría tener correlación con la Formación La Flecha del Cámbrico Superior de la Precordillera. Las edades modelo Sm/Nd (T DM) calculadas para los niveles silicoclásticos intercalados en el Miembro Soldano de la Formación La Laja, son coincidentes con las obtenidas en la Caliza Angacos. Esto sugiere que el área de procedencia para la Caliza Angacos y las unidades del Cámbrico Inferior alto de la Precordillera fue similar. Las rocas madres de estos sedimentos tienen como característica la presencia de dos picos bien diferenciados de edades modelo, uno Paleoproterozoico (1,7 Ga) y otro Mesoproterozoico (1,5 Ga). Las evidencias isotópicas apoyan la hipótesis que los carbonatos analizados podrían haber formado parte de una plataforma carbonática común para los tiempos cámbricos, registrando profundización de la cuenca y aumento progresivo del metamorfismo en dirección este.The studies based on systematic isotope variations in carbonate rocks are valuable tools to understand the evolution of marine sedimentary basins, especially those developed during a key Earth history time such as the Neoproterozoic-Lower Paleozoic, interval from which fossil register is incomplete. The isotopic data allow to gather important information about sedimentation- diagenetic ages, metamorphic events, tecto-sedimentary paleoenvironments evolution, sedimentary provenance and source areas. In particular, determining the Sr and C isotopic rate in non-fossiliferous carbonates is very important because it provides the precipitation age indirectly and can be applied for stratigraphic correlation in local and regional scale as well. On the other hand, the Sm-Nd isotope ratios on sedimentary rocks are useful because they allow learning about the basement type rocks of the basin and the possible source regions. The present contribution reports stable isotope studies (C and O), natural 87Sr/86Sr, 206Pb/207Pb and Sm- Nd ratios obtained on carbonate rocks outcropping in the Precordillera-Cuyania terrane (Astini et al., 1995; Ramos et al., 1998) from western Argentina. The main object of this work is to increase the isotopic database about low metamorphic carbonates that crop out in the Western Sierras Pampeanas, assigned by several authors as Neoproterozoic- Lower Paleozoic units, and furthermore, we compare the obtained results with well known fossiliferous Cambrian limestones from the Eastern Precordillera. The analysed rocks are non-fossiliferous metalimestones, marbles, and meta-marls of the Caucete Group (Sierra de Pie de Palo); carbonates with low metamorphism outcrop in Cerro Salinas and Sierra de la Huerta (Pan de Azúcar and Loma de las Chacras). For comparison, Cambrian fossiliferous limestones (no metamorphic) were studied from La Laja Formation (Sierra Chica de Zonda, Precordillera of San Juan). Sr isotopic data from Caliza Angacos (Sierra de Pie de Palo) are in agreement with the published secular variation curve for the Lower Cambrian and partially Middle Cambrian. The d13C values for the same unit are spread in the C secular variation curve in coincidence with the 87Sr/86Sr ratios (Fig. 10). 13C/12C and 87Sr/86Sr ratios obtained from samples from Juan Pobre Member of La Laja Formation are positioned on the Middle Cambrian interval in agreement with their fossiliferous content (Fig. 10). The Cerro Salinas carbonates show higher 87Sr/86Sr ratios in comparison with the Caliza Angacos (Sierra de Pie de Palo) and in concordance with the Late Middle Cambrian to Upper Cambrian isotopic curve (Fig. 10). The increasing Sr isotope ratios are positioned on the youngest sector of the Upper Cambrian on the secular variation curve for sea-water. This event is in concordant with the isotopic global positive excursion (Montañez et al., 2000). The 207Pb/206Pb isochrone, obtained for the limestones of Cerro Salinas, suggests an age on the boundary of Neoproterozoic and Cambrian time. The presence of stromatolites and the isotopic Sr composition on the Cerro Salinas carbonate unit could be correlated with the La Flecha Formation (Upper Cambrian of Precordillera). Nd model ages (T DM) measured for the siliciclastic levels intercalated in the Soldano Member (La Laja Formation) are coincident with the Caliza Angacos (Pie de Palo). This suggests that the provenance area for this formation and the fossiliferous Lower Cambrian units from Eastern Precordillera are similar. In the frequency diagram (Fig. 9) the source rocks from these sediments present two well differentiated populations for the Nd model ages: Paleoproterozoic (1.7 Ga) and Mesoproterozoic (1.5 Ga). Isotopic evidences allow us to interpret that the marine carbonates analyzed in this work could be part of the common carbonate platform during Cambrian times, registering deeper water sedimentary conditions and increasing metamorphism towards the East.
