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INTRODUCCIÓN
La asociación ofiolítica Moa-Baracoa se caracteriza por la presencia de ultramafitas con predominio de harzburgitas y, en menor medida, dunitas; además se han identificado dunitas plagioclásicas, wehrlitas, lherzolitas, piroxenitas y rocas vulcanógenas ultramáficas metamorfizadas (Adamovich y Chejovich 1962; Aleojin et al. 1977; Sitnikov 1976; Iturralde-Vinent 1996; Proenza et al. 1999; Cobiella-Reguera 2005; Marchesi et al. 2011; Chang-Rodríguez y Rojas-Purón 2018; Llanes-Castro et al. 2019 y Valdés-Mariño et al. 2019).
Los estudios de la asociación ofiolítica Moa-Baracoa en la región de Moa, particularmente, se han enfocado al esclarecimiento e identificación de las fases minerales portadoras de los componentes útiles en las lateritas: hierro, níquel y cobalto (Rojas-Purón y Orozco-Melgar 1994; Muñoz-Gómez 2004); a la presencia de minerales exóticos en cromititas ofiolíticas (Proenza et al. 2017) y a la existencia de escandio y otros metales de las tierras raras en los yacimientos lateríticos (Carballo-Peña et al. 2018).
Camarioca Sur es un sector de la asociación ofiolítica en la región de Moa compuesto por peridotitas, cuerpos de cromititas, anfibolitas gnéisicas y granofels anfibolíticos. Se han documentado, además, diques de rocas compactas y duras, de color blanco a gris oscuro con escaso desarrollo de corteza de meteorización. Esta investigación tuvo el propósito de caracterizar petrológica y geoquímicamente la asociación litológica ultramáfica y diques leucocráticos en este sector de la asociación ofiolítica Moa-Baracoa.
Marco geológico regional
En el macizo montañoso Sagua-Moa-Baracoa (Figura 1 a) afloran principalmente unidades oceánicas correspondientes a las ofiolitas septentrionales y arcos de islas volcánicas del Cretácico y el Paleógeno (Quintas-Caballero 1989; Cobiella-Reguera 2000; Iturralde-Vinent y Lidiak 2006; Blanco-Quintero et al. 2011a).
La asociación ofiolítica, desde el basamento mantélico hasta los sedimentos oceánicos, está separada estratigráficamente en complejos petrológicos (Figura 1 b), en el caso específico del sector Camarioca Sur se encuentran los siguientes:
Complejo harzburgítico con textura de tectonitas
Complejo harzburgítico con intercalaciones de lente de dunitas y peridotitas impregnadas con plagioclasa y clinopiroxenos; sills y diques de gabros y pegmatoides gabróicos y cuerpos de cromititas podiformes; el complejo se corresponde con la zona de transición manto-corteza oceánica
Complejo máfico con gabros
Figura 1 a) Mapa geológico de la región. Fuente: Blanco-Quintero et al. (2011a); b) Columna esquemática litoestratigráfica de los macizos Mayarí-Cristal y Moa-Baracoa. Fuente: Marchesi et al. (2006).
Ubicación y geología de Camarioca Sur
El sector Camarioca Sur está ubicado geográficamente en el extremo nororiental del territorio cubano en el municipio de Moa, provincia de Holguín y en el sector norte del yacimiento laterítico de Fe-Ni-Co de igual nombre (Figura 2). Según el sistema de coordenadas Lambert Cuba Sur se encuentra delimitado por las coordenadas: X: 693 900-700 900 y Y: 213 200-205 400.
Sitnikov (1976) refiere que en el sector Camarioca Sur las peridotitas serpentinizadas están representadas por dunitas y harzburgitas serpentinizadas y en casos aislados por lherzolitas, wherlitas y la existencia de rocas antigoríticas, mientras que Aleojin y demás investigadores (1977) destacan la presencia de peridotitas piroxénicas serpentinizadas y serpentinitas; en menor grado aparecen gabros y diseminaciones de espinelas cromíferas.
El complejo de rocas se encuentra muy tectonizado, formando parte de un conjunto de mantos de cabalgamientos que constituyen fragmentos del manto superior y corteza oceánica, emplazados tectónicamente por encima de las secuencias de rocas pertenecientes al antiguo arco de islas volcánicas del Cretácico en el Maestrichtiano-Campaniano (Iturralde-Vinent y Lidiak 2006).
MATERIALES Y MÉTODOS
Secciones delgadas de doce muestras de roca se sometieron a análisis bajo microscopio petrográfico de luz polarizada, modelo NP-400B, marca NOVEL. Las fotografías se tomaron con una cámara modelo Power Shot A360, de 8.0 megapíxel y zoom óptico de 4x, modelo MDCE-5ª.
Los análisis de la composición química de las muestras se realizaron en el laboratorio de la Universidad de Clausthal en Alemania utilizando un equipo de fluorescencia de rayos-X (FRX) marca Axios.
Para la determinación de la composición química semicuantitativa de los minerales presentes en los diques leucocráticos se utilizó un microscopio electrónico de barrido (SEM). Se obtuvieron imágenes de electrones retrodispersado (BSE) y análisis puntuales con el detector de rayos X (EDS). Para este fin, se utilizó un microscopio JEOL, modelo JSM 6490-LV (Universidad de Los Andes, Colombia) trabajado a un voltaje de aceleración de 20-30 kV.
RESULTADOS
Petrografía
Las rocas de la asociación ultramáfica son las predominantes en el sector Camarioca Sur. Macroscópicamente, presentan colores variables desde verde, verde negruzco hasta colores grises, en ocasiones con tonalidades verdosas, oscuras y claras. De acuerdo con las características observadas en los afloramientos (Figura 3 a y b), los resultados del análisis petrográfico, las fases minerales identificadas y los rasgos texturales descritos, las rocas se clasifican en: dunitas, harzburgitas, peridotitas metamorfizadas y diques leucocráticos.
Dunitas
Las dunitas están compuestas por olivino y escasos cristales de piroxenos, los que aparecen de forma irregular, fracturados y bastitizados. Las rocas están transformadas por procesos metamórficos (principalmente serpentinización). Los granos de olivino están transformados a lizardita, con texturas en malla (Figura 4 a y b). Los minerales secundarios más comunes son la hematita y magnetita y de manera subordinada se aprecian cristales de carbonato. Los pocos cristales de piroxeno que aparecen están mayormente bastitizados o transformados a minerales del grupo de la serpentina.
En algunas muestras abundan los relictos de olivino que pueden alcanzar dimensiones mayores a 2,5 mm rodeados de lizardita, mineral del grupo de la serpentina, de color verde, que forma una típica textura mallada. Se observan vetillas rellenas por carbonatos, que llegan a tener 0,33 mm de grosor, desarrollados durante la serpentinización.
Harzburgitas
Están constituidas principalmente por olivino y ortopiroxeno (Figura 4 c y d). Los granos aparecen rodeados de minerales del grupo de la serpentina (lizardita) con textura de malla. Como minerales metálicos se identificó cromita, hematita y magnetita, además microgrietas rellenas por talco y carbonatos. Las rocas presentan texturas pseudomórficas, con estructura masiva.
Una muestra exhibe cristales fibrosos de antigorita que se entrecruzan, además pequeños relictos de olivino, con altos colores de interferencia. La muestra está alterada por procesos de hematitización y se aprecian abundantes granos de magnetita y cristales esqueléticos de cromita.
Figura 4 a) y b) Fotomicrografía con nícoles paralelos y cruzados de una dunita parcialmente serpentinizada. Se observa la abundancia de olivino (Ol) transformados en lizardita (Lz); c) y d) Fotomicrografía con nícoles paralelos y cruzados de una harzburgita parcialmente serpentinizada. Se observa la presencia de olivino y ortopiroxeno (Opx).
Peridotitas metamorfizadas
Estas rocas están constituidas principalmente por olivino y en menor proporción por piroxenos, pero se caracterizan por la formación de talco, tremolita, antigorita y clorita (Figura 5 a y b). Algunos granos de espinelas cromíferas transformadas a magnetita.
Los minerales secundarios presentan un hábito decusado a fibroso. Se observan algunos piroxenos de color blanco-gris, totalmente bastitizados, fracturados y sustituidos por minerales del grupo de la serpentina que se presenta de color verde pálido, con textura en forma de red o malla en la roca (Figura 5 c y d).
Diques leucocráticos
Los diques cortan a las rocas ultramáficas serpentinizadas, dos son de composición intermedia y la otra félsica. Los minerales esenciales que constituyen los diques son principalmente plagioclasas ácidas (oligoclasa-andesina), cuarzo, actinolita (Figura 6 a y b). Como minerales accesorios aparecen moscovita, rutilo y apatito. En algunas zonas hay reducción de tamaño de grano, y el cuarzo aparece con extinción ondulante. La actinolita se presenta con cristales subidiomorfos a alotriomorfos, predominando los cortes prismáticos. Las rocas presentan zonas de alteración con el desarrollo de caolinita, albita y clinozoicita, indicando la circulación de fluidos.
Figura 6 a) Fotomicrografía con nicoles cruzados, aumento 10x. Fotomicrografía de los diques leucocráticos, donde se observa la abundancia de plagioclasa, así como la presencia de cristales prismáticos de actinolita (Act) y finos cristales de moscovita (Ms); b) Fotomicrografía con nicoles paralelos, aumento 10x.
Microscopio Electrónico de Barrido
Las imágenes de electrones retrodispersados (Figura 7) en las muestras de los diques leucocráticos muestran que la plagioclasa es el mineral más abundante de estas rocas. Los anfíboles son prismáticos y no presentan zonación mineral (Figura 7). Las zonas de alteración están formadas por caolinita + albita + clinozoicita. La plagioclasa primaria presenta una composición oligoclasa-andesina (Figura 8 a; Tabla 1) y la secundaria es albita casi pura. Los anfíboles son cálcicos, con valores de Ca entre 1,77-1,99 apfu (átomos por formula unidad), si entre 7,57-7,90 apfu y Mg# entre 0,71-0,83; lo que corresponde a composiciones de actinolita (Figura 8 b y Tabla 1). La moscovita es casi pura y no presenta composiciones fengíticas (Tabla 1).
En las zonas de alteración se han formado caolinita (Tabla 1). La clinozoicita no presenta hierro (composición pistacítica) en su estructura y crece junto con la albita y caolinita, lo que sugiere su formación en un proceso postmagmático.
Tabla 1 Análisis de los minerales presentes en los diques leucocráticos.
| Minerales | Pl | Pl | Pl | Anf | Anf | Ms | Czo | Kln |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SiO2 | 61,76 | 67,58 | 70,79 | 53,72 | 53,27 | 46,38 | 40,52 | 44,07 |
| Al2O3 | 24,34 | 23,92 | 19,48 | 4,57 | 3,68 | 36,64 | 32,44 | 39,79 |
| FeO | 8,99 | 7,11 | ||||||
| MgO | 18,37 | 19,32 | ||||||
| CaO | 4,70 | 4,84 | 1,23 | 11,68 | 13,08 | 25,23 | ||
| Na2O | 8,40 | 7,63 | 9,62 | |||||
| K2O | 11,64 | |||||||
| Total | 99,20 | 103,97 | 101,13 | 97,34 | 96,47 | 94,65 | 98,19 | 83,86 |
| Si | 2,75 | 2,85 | 3,03 | 7,58 | 7,57 | 6,19 | 3,06 | 3,89 |
| Al | 1,28 | 1,19 | 0,98 | 0,76 | 0,62 | 5,76 | 2,89 | 4,14 |
| Fe | 1,06 | 0,85 | ||||||
| Mg | 3,87 | 4,09 | ||||||
| Ca | 0,22 | 0,22 | 0,06 | 1,77 | 1,99 | 2,04 | ||
| Na | 0,72 | 0,62 | 0,80 | |||||
| K | 1,98 | |||||||
| Oxígenos | 8 | 8 | 8 | 23 | 23 | 22 | 12,5 | 7 |
| Pl (An) | 0,24 | 0,26 | 0,07 | |||||
| Mg# | 0,78 | 0,83 |
Nota: Los cationes están calculados a átomos por formula unidad (apfu) correspondientes a cada mineral. Las siglas usadas en la tabla corresponden a: Pl = plagioclasa, Anf = anfíbol, Ms = moscovita, Czo = clinozoicita y Kln = caolinita.
Figura 8 a) Composición química de las plagioclasas; b) clasificación de los anfíboles (Leake et al. 1997).
Análisis químico
De las 12 muestras de roca analizadas, cinco pertenecen a harzburgitas: (M1, M9, M10, M11 y M12), cuatro a dunitas: (M5, M6, M7 y M8) y tres a diques leucocráticos: (M2, M3 y M4). Por los análisis de fluorescencia de rayos X se obtuvieron los datos de porcentajes en óxidos del contenido de elementos mayores en las rocas (Tabla 2).
Los altos valores de sílice se asocian a los diques leucocráticos, valores más bajos se corresponden con dunitas y a harzburgitas serpentinizadas.
Las muestras correspondientes a dunitas, harzburgitas y peridotitas metamorfizadas poseen los mayores contenidos de MgO que varían entre 40,80 % y 47,74 %, las de menor contenido se asocian a los diques leucocráticos (M2, M3 y M4) con 2,14 % como valor medio. Los contenidos de CaO varían de 6,77 % para la M2, correspondiente a una tonalita y 0,05 % (M10 y M11) harzburgitas.
Los contenidos de Al2O3 varían entre 0,60 % y 22,53 %, los valores más altos están asociados a los diques con un 22,53 %. La M8 reportó el menor contenido: 0,60 %. Las muestras de los diques (M2, M3 y M4) exhiben los contenidos más elevados de Na2O con una media 5,75 %, valores que se asocian a la plagioclasa ácida que es el mineral más abundante en estas rocas.
Los resultados de la fluorescencia de rayos X permitieron la elaboración del diagrama de clasificación TAS para rocas intrusivas con el fin de obtener una clasificación preliminar de las rocas estudiadas; se confeccionó el diagrama de clasificación de rocas intrusivas adaptado de Peccerillo y Taylor (1976); incluye el diagrama de Gill (1981). Los diques clasifican en la serie toleítica del arco, con bajo contenido de K (Figura 9 a); se ratifica que los diques leucocráticos se corresponden a rocas del grupo de las TTG (tonalita, trondhjemita y granodiorita); al comparar datos geoquímicos de elementos mayores de los diques en el sector Camarioca Sur, las muestras M2 y M3 se encuentran dentro del campo sieno-diorita y la muestra M4 en el campo del granito (Figura 9 b).
Figura 9 a) Diagrama de Cox, Bell y Pankhurst (1979) adaptado por Wilson, (1989); b) Diagrama de clasificación de rocas intrusivas adaptado de Peccerillo y Taylor (1976) incluye el diagrama de Gill (1981).
Los valores de cuarzo (Q), albita (Ab) y anortita (An) fueron graficados en el diagrama normativo de O’Connor (1965) y modificado por Barker (1979). La muestra M2 se corresponde con el campo de las tonalitas, la M3 con el de las trondhjemitas y la M4 se ubica en el campo de los granitos (Figura 10 a).
Para discriminar los cúmulos máficos y ultramáficos de las peridotitas tectónicas o tectonitas, el diagrama de Coleman (1977) CaO-MgO-Al2O3 fue utilizado con las muestras (M1, M5, M6, M7, M8, M9, M10, M11 y M12). Todas las muestras se ubican en el campo de las peridotitas tectonizadas (Figura 10 b).
Figura 10 a) Diagrama de clasificación normativa Ab-An-Q para rocas ígneas de O’Connor (1965) modificado por Barker (1979); b) Diagrama de Coleman (1977) para discriminar los cúmulos máficos y ultramáficos de las peridotitas tectónicas o tectonitas.
DISCUSIÓN
Considerando los resultados de los análisis petrográficos y los análisis de fluorescencia de Rayos X, se establece que las rocas existentes en el sector Camarioca Sur, de acuerdo con su estructura y mineralogía dominante, clasifican en dunitas y harzburgitas, con determinado grado de serpentinización, peridotitas metamorfizadas y diques leucocráticos, los que han sido metamorfizados.
Según la petrografía en las dunitas se identificó: olivino- antigorita-lizardita-menas metálicas ± piroxeno. Las harzburgitas se caracterizan por presentar olivino-ortopiroxenos-antigorita-crisotilo- hematita-carbonato. Las peridotitas metamorfizadas están compuestas por olivino-tremolita-talco-antigorita. Los diques leucocráticos presentan plagioclasa-cuarzo-actinolita ± moscovita y alteraciones con desarrollo de albita-clinozoicita-caolinita.
Basado en el diagrama TAS de Le Maitre (1989), las muestras M2, M3 y M4 se ubican dentro de la serie alcalina, en el campo sieno-diorita. Por el diagrama de Peccerillo y Taylor las TTG se agrupan en el campo de la serie toleítica del arco, con bajos contenidos de K. En el diagrama Ab-An-Q, la muestra M2 queda contenida dentro del campo de las tonalitas, la M3 en las trondhjemitas y la M4 se ubica en el campo de los granitos. De acuerdo con el diagrama de Coleman (1977), las muestras se ubican en el campo de las peridotitas tectonizadas.
Rocas leucocráticas han sido descritas en las melanges de subducción de la Corea y Sierra del Convento (García-Casco et al. 2008; Blanco-Quintero et al. 2011b) en estos casos relacionadas con procesos de fusión de anfibolitas dentro del canal de subducción; en nuestro estudio no se ha podido evidenciar la fusión de anfibolitas. Los diques leucocráticos del sector Camarioca Sur cortan las rocas ultramáficas.
La asociación tremolita+talco+olivino+clorita indican condiciones metamórficas de grado medio. Este metamorfismo puede estar relacionado con enfriamiento e hidratación de la litosfera oceánica previo a la obducción de las ofiolitas. Similares asociaciones minerales y condiciones de metamorfismo han sido descritos en otros cuerpos ultramáficos de la región del Caribe, como la metaharzburgita de Medellín (García-Casco et al. 2018).
La formación de minerales del grupo de la serpentina (serpentinización), tiene lugar a una temperatura inferior a los 500 ºC, hasta la temperatura ambiente de la superficie. Dentro de los tres polimorfos, la antigorita es el estable a mayor temperatura, que pudo formarse a medias condiciones, mientras que la lizardita y las venas de crisotilo pudieron desarrollarse durante el proceso de obducción de las ofiolitas sobre el arco volcánico del Cretácico.
CONCLUSIONES
Las rocas del sector Camarioca Sur están representadas por dunitas, harzburgitas, peridotitas metamorfizadas y diques leucocráticos. Las peridotitas se ubican en el campo de las peridotitas tectonizadas.
Se corrobora la existencia de procesos metamórficos de medio a bajo grado: serpentinización, cloritización, talcitización, antigoritización, anfibolitización y carbonatización los que han modificado las rocas del complejo ofiolítico.
Los diques leucocráticos se agrupan en el campo de la serie toleítica del arco, con bajos contenidos de K.
