INTRODUCCIÓN
La isla de Cuba se compone de una serie de terrenos acrecionados, de origen continental y oceánico, del Jurásico y más jóvenes (Iturralde-Vinent 1994, 1998; Iturralde-Vinent 1997; Stanek et al. 2000; Iturralde-Vinent et al. 2016). El evento de subducción/acreción del Cretácico Superior, provocó la interrupción y atenuación de la actividad del arco volcánico cretácico y el emplazamiento tectónico de las ofiolitas y complejos de canal de subducción en el largo borde de la Placa Caribeña (García-Casco et al. 2008; Pindell et al. 2012).
Los cuerpos geológicos que pueden clasificarse como ofiolitas están presentes a lo largo de la parte norte de Cuba en un cinturón casi discontinuo de rocas ultramáficas, máficas y volcanógeno-sedimentarias (Proenza et al. 1998; Blanco-Quintero 2003; Blanco-Quintero, García-Casco y Proenza Fernández 2010; Marchesi et al. 2004; García-Casco y Proenza Fernández 2010). Las ofiolitas del cinturón septentrional están representadas por cinco bloques separados por grandes fallas, de oeste a este: Cajálbana, Habana-Matanzas, Villa Clara, Camagüey y Holguín; mientras que las ofiolitas de Cuba oriental incluyen las unidades Mayarí-Cristal y Moa-Baracoa (Fonseca et al. 1990; Iturralde-Vinent 1997; Kerr et al. 1999; Iturralde-vinent 1999; Batista Rodríguez et al. 2002; Batista-Rodríguez 2003, 2006, 2009). Los diferentes tipos de ofiolitas en Cuba representan reliquias de la litosfera oceánica (cuenca oceánica protocaribeña) que se desarrolló entre América del Norte y América del Sur después de la ruptura de Pangea (Cobiella-Reguera 2005).
El macizo Moa-Baracoa está compuesto por un manto - tectonita harzburgita de 2,2 km de espesor con dunita subordinada y una Zona de Transición Moho (MTZ) muy bien conservada (Domínguez-Carretero et al. 2022; Marchesi et al. 2004) y rocas volcánicas discordantes en la parte suprayacentes (Cobiella-Reguera 2005). Estas harzburgitas contienen clinopiroxeno intersticial generalizado, BMSe y un tejido de olivino tipo E (Rui et al. 2021). La secuencia del manto cubren tectónicamente los gabros estratificados e isotrópicos y los basaltos almohadillados con una afinidad geoquímica de arco trasero (Proenza et al. 1998, 2006; Pereira-Ginga, Blanco-Moreno Y Proenza- Fernandez 2006; Marchesi et al. 2004, 2006). Estas ofiolitas se originaron en un entorno de antearco a principios del Cretácico, luego del inicio de la subducción de la placa protocaribeña, que ocurrió antes de 137 Ma (Rui et al. 2022).
En los últimos años se han identificado en la región de Moa rocas que constituyen fragmentos de una antigua litósfera oceánica sometida a metamorfismo de grado medio-bajo correspondiente, en su mayoría, a la parte inferior de la facies anfibolita (Valdés-Mariño 2015). Los bloques de anfibolitas de alta presión y alta temperatura de las ofiolitas del este de Cuba se formaron en una nueva zona de subducción caliente del Aptiano (inmersión en el SO) que evolucionó a una subducción madura durante el Cretácico Superior y se detuvo durante el Campaniano tardío cuando el segmento Purial del cinturón de arco volcánico Cretácico incide en la zona de subducción (García-Casco et al. 2006).
Se ha corroborado la existencia de procesos metamórficos de bajo grado: serpentinización, cloritización, talcitización, antigoritización, anfibolitización y carbonatización los que han modificado las rocas de la asociación ofiolítica. La existencia de antigorita sugiere un metamorfismo de altas presión y temperatura, asociado a zonas de fallas (Valdés-Mariño et al. 2019).
Las rocas anfibolitizadas del sector Este de la presa Nuevo Mundo constituyen rocas metamórficas de grado medio-bajo, clasificadas de acuerdo con su estructura y mineralogía dominante en anfibolitas gnéisicas y granofels anfiboliticos, caracterizadas por presentar una granulometría de fina a media, elevada densidad y muy bajo grado de recristalización (Cobas-Torres 2013).
La composición de picro-basalto y basaltos encontrada en las muestras de la región evidencian la existencia de rocas vulcanógenas ultramáficas metamorfizadas asociadas a rocas del complejo ofiolítico (Valdés-Mariño et al. 2019). Aparece desarrollado un metamorfismo de fondo oceánico, con la presencia de las rocas ultrabásicas serpentinizadas y rocas volcánicas espilitizadas.
En los aluviones del río Moa con frecuencia aparecen clastos de anfibolitas y esquistos anfibolíticos, cuya naturaleza aún no está totalmente esclarecida (Sánchez-Sánchez y Cirión-Monté 2005). Se conoce la existencia de serpentinitas antigoríticas conjuntamente con esquistos talcosos y rocas fuertemente cloritizadas, con presencia de actinolita-tremolita (Pérez Vázquez 1977). Las filitas calcáreas de la zona de Calentura presentan un grado de metamorfismo sumamente bajo (Sánchez-Sánchez y Cirión Monté 2005).
En investigaciones recientes se han recolectado rocas con marcadas alteraciones metamórficas en el sector de Calentura Arriba (González-Romero et al. 2022), por lo que se hace necesaria su caracterización petrográfica para establecer las implicaciones de la presencia de estas rocas en este sector de Moa.
El presente estudio fue soportado en el financiamiento del proyecto titulado: Cartografía geológica de la hoja 5277-IV (Moa) a escala 1: 50 000. Código 1933, desarrollado por la Universidad de Moa, Cuba.
METODOLOGÍA
Ubicación geográfica del sector de estudio
El sector Calentura Arriba se encuentra ubicado en la parte suroeste de la Hoja cartográfica 5277-IV-c Calentura del Medio del mapa de la República de Cuba a escala 1:25 000 (Figura 1).
Etapas de trabajo
Se realizó el estudio en tres etapas: I. Recopilación de la información y revisión bibliográfica; II. Trabajos de laboratorio y III. Interpretación de los resultados.
I. Etapa preliminar
Durante esta etapa se hizo una búsqueda de información bibliográfica revisando artículos científicos, trabajos de diploma, revistas y otros documentos relacionados con la temática. Se utilizaron las bases de datos del Centro de información de la Universidad de Moa, así como información suministrada por el Fondo Geológico y sitios web de la Internet especializados en el tema. Se conformó la biblioteca de la investigación, de acuerdo a la norma APA (sexta edición). Se analizó toda la bibliografía disponible, lo que posibilitó la conformación del marco teórico conceptual de la investigación.
II. Trabajos de laboratorio
Para los análisis petrográficos se confeccionaron secciones delgadas a partir de muestras tomadas en las zonas más significativas del área de estudio; se elaboraron en el laboratorio de preparación de muestras de rocas y minerales de la Universidad de Moa.
Las secciones delgadas fueron analizadas bajo el microscopio petrográfico de luz polarizada, modelo NP-400B, marca NOVEL. Se utilizaron los objetivos 2,5x y 10x y el video cámara digital ocular MDCE-5A con cable USB 2,0 insertada al microscopio para tomar las fotomicrografías (Figura 2).
La videocámara digital ocular se inserta al microscopio y al puerto USB de la computadora dando una imagen en el monitor del campo visual seleccionado. Esta videocamara permitió convertir el microscopio tradicional en un sistema digital de imagen microscópica. Las fotografías de las muestras macroscópicas se tomaron con la cámara fotográfica marca Nikon, modelo Colpix (Figura 3).
RESULTADOS
Caracterización macroscópica
Macroscópicamente las rocas del sector de Calentura Arriba generalmente son ultramáficas por su tonalidad oscura; presentan colores variables desde verde, verde negruzco hasta grises. Se observan minerales como: olivino, piroxenos, minerales del grupo de la serpentinita y plagioclasa. De acuerdo con las características observadas en las muestras, los resultados del análisis petrográfico, las fases minerales identificadas y los rasgos texturales descritos, las rocas resultaron ser metagabros, serpentinitas y rocas metasomáticas.
Caracterización petrográfica
Muestra: MP-1: Metagabro olivínico
En la muestra MP-1 se identificaron minerales con coloración oscura relacionada con el predominio de minerales máficos y ultramáficos que constituyen la roca y aislados minerales félsicos, siendo menos representativos estos últimos. Los cristales presentan tamaño de grano grueso, lo que denota condiciones de enfriamiento controladas en un ambiente intrusivo. Aparecen además, pequeños cristales diseminados con coloración oscura llegando al negro, relacionados con menas metálicas, probablemente magnetita.
En esta roca el mineral principal es el piroxeno y se presenta en forma de cristales subhedrales con bordes irregulares y evidencias de alteración a clorita. Dentro de los piroxenos predominan los clinopiroxenos con una extinción a 36o. Los cristales se presentan incoloros sin analizador. La forma de los cristales es de hábito prismático corto y con relieve elevado. Por las características identificadas los clinopiroxenos están representados por la augita.
Subordinadamente, aparecen cristales de ortopiroxenos con una extinción paralela y exfoliación en dos direcciones. Se presentan incoloros en secciones delgadas y birrefringencia débil; el máximo color de interferencia es amarillo de primer orden. El relieve es alto y no presentan pleocroísmo. Estos piroxenos están representados por enstatitas.
Las plagioclasas se muestran incoloras en secciones delgadas, con birrefrigencia débil y colores de interferencia del gris al blanco de primer orden. Los cristales tienen formas anhedrales y relieve medianamente bajo. Presentan maclas bien definidas según la ley de la albita. Estas plagioclasas pudieran ser de tipo labradorita y exhiben evidencias de alteración a sericita y saussurita, lo que denota una alteración metamórfica de bajo grado, probablemente por procesos hidrotermales.
Aparecen cristales de olivino incoloros en secciones delgadas y colores de interferencia altos superiores al segundo orden. Este mineral se presenta en forma de cristales anhédricos de contornos poligonales y con relieve moderadamente alto. Tienen exfoliación imperfecta y abundantes fracturas irregulares. Estas fracturas han acelerado los procesos de alteración a minerales serpentiníticos. La roca presenta una textura gabroica y, en menor medida, alotriomórfica granular y una estructura masiva, con granos minerales compactos (Figura 4).
Muestra: MP-17B: Metagabro
La muestra MP-17B presenta una coloración predominantemente oscura relacionada con el predominio de minerales máficos; subordinadamente aparecen cristales de minerales félsicos de coloración gris claro llegando a presentar tonalidades más blancuzcas. Esta roca se presenta en forma compacta con una estructura masiva.
La textura es predominante pseudoporfídica, con una distribución irregular del tamaño de los granos minerales denotando que no todos los minerales tuvieron el mismo tiempo de cristalización. Además, aparecen numerosos cristales con forma alargada distribuidos como fibras dentro de la muestra, lo que es característico de las texturas fibrosas.
Los minerales félsicos están asociados a la presencia de plagioclasas, estas se presentan incoloras en sección delgada y bajos colores de interferencia de blanco a gris de primer orden. Tienen un relieve bajo y se distingue la presencia de maclas. Las plagioclasas se muestran muy pelitizadas y saussuritizadas lo que dificulta su clasificación e indica una tranformación metamórfica de bajo grado, probablemente por procesos hidrotermales. En las zonas más alteradas se han desarrollado abundantes minerales arcillosos que dotan a la roca tonalidades cremas.
Bajo el microscopio se identificó la presencia de piroxenos que por su extinción se clasificaron como clinopiroxenos. Estos presentan una fuerte anfibolitización; a partir de ellos también se han generado cristales de actinolita y tremolita que aparecen con hábito fibroso en granos de hasta 2,5 mm. También se observan procesos de sepentinización y cloritización sobre los piroxenos. La muestra presenta algunos cristales de mena metálica con coloración oscura, representada por ilmenita, que se disponen con hábito acicular de modo disperso por toda la roca.
Se observan granos contorsionados en parte de la roca lo que revela la incidencia de procesos tectónicos en el área. Por la mineralogía primaria identificada, el protolito de esta roca debió de ser un gabro que fue sometido a intensos procesos de alteración metsomáticos y tectónicos. Los procesos de alteración identificados revelan el desarrollo de un fuerte metasomatismo. La marcada anfibolitización de esta roca indica condiciones medias de presión y temperatura de metamorfismo relacionadas con el inicio de la transformación de la roca a la facies de las anfibolitas (Figura 5).
Muestra: P- 3: Metagabro anfibolitizado
La muestra presenta varias tonalidades d gris, desde gris verdoso a gris claro, predominando tonalidades claras relacionadas con minerales félsicos. Presenta un empaquetado de minerales bien cristalizados con alternancias de minerales claros y oscuros lo que le denota una textura bandeada. Subordinadamente, la textura es alotriomórfica granular.
Aparecen numerosos cristales de plagioclasas con colores muy claros y relieve bajo; sobre estas se ha desarrollado fuertes procesos de pelitización, saussuritización y epidotización lo que impide su clasificación. Seguidamente predominan los piroxenos representados principalmente por clinopiroxenos y escasos cristales de ortopiroxenos. Estos minerales presentan avanzados procesos de cloritización, anfibolitización y sepentinización. Producto de la fuerte alteración desarrollada sobre los piroxenos se encontraron cristales de actinolita y tremolita con aspecto fibroso radial.
Se identificaron cristales de olivino con una serpentinización muy avanzada relacionada con el desarrollo de un metamorfismo de bajo grado. En menor medida aparecen menas metálicas como minerales accesorios en parte de la roca. Originalmente la roca era un gabro bandeado que, sometido a fuertes procesos de alteración y por procesos metasomáticos, se ha metamorfizado y presenta evidencias de deformación por la acción tectónica en el área. La presencia de epidota, clorita y actinolita es evidencia de la transformación de la roca original a una roca de la facies esquistos verdes, en un ambiente de presiones y temperaturas medias que continuaron en aumento permitiendo una transición a la facies de las anfibolitas (Figura 6).
Muestra: MP-11: Harzburgita serpentinizada
La muestra MP-11 presenta una coloración gris, con tonalidades parduzcas en partes de la roca. Mineralógicamente está compuesta por olivino en un 40%, granos con tamaños desde 0,01 mm a 0,05 mm, parcial y totalmente serpentinizados. Los minerales serpentiníticos dispuestos por las líneas de fracturas del olivino forman una textura reticular, alrededor de estos retículos se dispone la magnetita en granos muy finos. El ortopiroxeno, representado por un 20%, se encuentra parcialmente bastitizado. También en la roca se observan minerales arcillosos con tonalidades pardas, posible garnierita, que le dan a la roca tonalidades parduzcas y es evidencia de las transformaciones supergénicas de las rocas ultramáficas por la meteorización. Los minerales accesorios están representados por espinela cromífera en un 7% y magnetita en un 3%.
Esta roca se desarrolló a partir de un protolito de composición ultramáfica, probablemente harzburgita, sometido a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 7).
Muestra: MP-10: Serpentinita lherzolítica
Muestra muy serpentinizada, compuesta por un agregado de minerales serpentiníticos con textura reticular producto de la alteración del olivino; el clinopiroxeno serpentinizado formando una textura de enrejado y ortopiroxenos muy bastitizados, ambos muy deformados que al parecer fueron sometido a procesos tectónicos fuertes. Atraviesan la roca numerosas vetillas de minerales serpentiníticos. El mineral metálico representado por magnetita, con procesos de oxidación, otorga a la roca tonalidades pardas. En parte de la muestra se observan minerales arcillosos. La textura predominante es la blastoporfírica por los relictos de piroxeno y olivino, y en menor medida fibrosa-reticular por los minerales del grupo de la serpentina.
Esta roca se desarrolló a partir de un protolito de composición ultramáfica, probablemente una harzburgita, que fue sometida a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 8).
Muestra: MP-5: Serpentinita harzburgítica
Roca intensamente serpentinizada; los minerales del grupo de la serpentinita están representados por lizardita y el crisotilo como los minerales serpentiníticos más representativos, aunque en proporción subordinada se observa la antigorita. De forma relíctica aparecen algunos cristales de olivino alterados y ortopiroxenos bastitizados dándole una textura reticular a la muestra. Los cordoncillos de crisotilo atraviesan toda la roca, por las fibras de este mineral se acentúa la magnetita en granos muy finos. También se observan en la muestra minerales arcillosos manchados por óxido de hierro producto de la alteración de los piroxenos.
Esta roca se desarrolló también a partir de un protolito de composición ultramáfica, probablemente una harzburgita, sometida a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 9).
Muestra: MP-14: Serpentinita meteorizada
La muestra está compuesta por un 95 % de minerales serpentiníticos en finas fibras que la atraviesan en varias direcciones; también se observa textura reticular. La roca está sometida a procesos de meteorización, observándose minerales arcillosos mezclados con óxido de hierro, que le dan a la roca tonalidades parduzcas. El mineral metálico predominante es la magnetita en granos muy finos dispersos por toda la muestra y con procesos de oxidación. En la muestra hay presencia de numerosas fracturas y grietas. Se desarrolló a partir de un protolito de composición ultramáfica, sometido a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 10).
Muestra: P-13 B: Serpentinita
Es una roca intensamente serpentinizada, predominando la lizardita y la antigorita; el crisotilo más escaso en finas vetillas que atraviesan la muestra en varias direcciones. Las fibras de lizardita forman una textura reticular y en el centro de estas se observa la antigorita y escasa serpofita. Se observa, aproximadamente, un 5% de relictos de olivino y ortopiroxenos. El mineral metálico es abundante representado por magnetita en un 10%, en granos finos dispersos por toda la muestra y por las fibras de los minerales serpentiníticos. Parte de la roca con intensos procesos de oxidación que le dan tonalidades parduzcas a la muestra. Se desarrolló a partir de un protolito de composición ultramáfica, sometido a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 11).
Muestra: MP-17: Serpentinita
En esta muestra de serpentinita se observan fibras de lizardita en forma de listones gruesos, dispuestos de forma casi paralela. En parte de la roca se observa una textura reticular. Por las fibras del mineral serpentiníticos se dispone, en granos muy finos, la magnetita y minerales arcillosos aunque más escasos. No se observan relictos texturales ni mineralógicos del protolito original. Como mineral metálico la magnetita y minerales arcillosos como secundarios. Esta roca metamórfica se desarrolló a partir de un protolito de composición ultramáfica, sometido a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 12).
Muestra: P-23: Serpentinita
La muestra corresponde a una serpentinita alterada a talco, con una birrefringencia alta a minerales arcillosos, clorita, y minerales serpentiníticos, con partes de la roca manchada por óxido de hierro. Presenta textura bandeada, con bandas de minerales arcillosos, minerales serpentiníticos y talco, también aparecen como especie de brechas de minerales serpentiníticos. Este plegamiento refleja intensos procesos tectónicos. El mineral metálico está representado por magnetita. La roca se desarrolló a partir de un protolito de composición ultramáfica, sometido a fuertes procesos de alteración en condiciones de metamorfismo de bajo grado (Figura 13).
Muestra: MP-11B: Roca metasomática
Presenta una coloración clara con predominio de tonalidades blancuzcas, gris claro mezclados con minerales oxidados. La muestra está muy alterada con avanzados procesos de pelitización, anfibolitización, epidotización, con abundantes minerales arcillosos opacos y talco, textura orientada, fibrosa, deformada. Producto de la abundancia de minerales arcillosos, en la muestra bajo el microscopio es muy difícil de determinar la presencia de otros minerales. Se constatan fenómenos de transformación metasomática dentro de la roca (Figura 14).
Muestra: P-25: Roca metasomática a partir de gabro
La muestra macroscópica muestra una textura masiva con cierto bandeamiento, con una combinación de colores gris claro a casi blanco, producto de los minerales arcillosos por el metasomatismo de la roca. Bajo el microscopio se observan bandas compuestas por minerales del grupo de la serpentinita, epidota, clorita, actinolita tremolita y minerales arcillosos opacos, producto de los fuertes procesos metasomáticos que han actuado sobre la roca. Por la textura relíctica, al parecer la roca original era un gabro. Mineral metálico: magnetita e ilmenita mezcladas en parte de la roca con los minerales arcillosos producto de la alteración metasomática (Figura 15).
DISCUSIÓN
Implicaciones geológicas
La litología primaria de este sector está dominada por secuencias de rocas de composición máfica y ultramáfica representadas principalmente por gabros y, en menor medida, gabros bandeados. También están representados protolitos de composición peridotítica con tendencia harzburgítica lo que denota desarrollo de rocas ultramáficas. Estas rocas son típicas de la litósfera oceánica, por lo que se puede decir que las rocas primarias del sector son fragmentos de la asociación ofiolítica (Dilek y Furnes 2011, 2014).
Es evidente el elevado número de alteraciones presentes en el sector de Calentura Arriba lo que indica una gran variedad de fenómenos metamórficos. Los fenómenos de alteración están relacionados a condiciones de metamorfismo de grado bajo a grado medio. Las trasformaciones documentadas coinciden con la serie de las facies barrowiense con presiones y temperaturas medias. Corresponde con un gradiente geotérmico aparente de 20 oC/km - 40 oC/km.
La Falla Moa es la estructura de mayor extensión dentro del territorio y su trazo corresponde con una línea cóncava hacia el este con el arco mayor en la zona de Calentura (Rodríguez-Infante y Batista-Rodríguez 2014). Se evidenciaron procesos tectónicos dentro de las texturas de las rocas estudiadas y la existencia de antigorita sugiere un metamorfismo de altas presión y temperatura, asociado a zonas de fallas.
El desarrollo de estas secuencias de rocas metamorfizadas están estrechamente ligadas con la falla Moa y poseen un carácter regional (Coleman 1977) lo que se ve reflejado en la incidencia de rocas metamorfizadas de la secuencia ofiolítica presentes en el extremo NE de la falla dentro del yacimiento Camarioca Sur (Valdés-Mariño 2020) y cercano al sector de la Presa Nuevo Mundo (Cobas-Torres 2013), con reflejo en el extremo SW en el sector Calentura Arriba.
CONCLUSIONES
Las rocas que predominan en el sector Calentura Arriba son las serpentinitas (58,3 %), seguidas por los gabros y metagabros (25 %) y, en menor medida, las rocas metasomáticas (16,7 %).
El sector estuvo sometido a fuertes procesos de transformación reflejado en las intensas alteraciones que denotan la ocurrencia de metamorfismo de grado bajo hasta alto grado, coincidiendo con la serie de las facies barrowiense, principalmente la facie de los esquistos verdes y anfibolitas.
Las transformaciones metamórficas están en estrecha relación con la actividad de la falla Moa y denotan un carácter regional, extendiéndose en ambos extremos de esta fractura.