Petrografía, Geoquímica Y Posible Origen Del Plutón De Salvatierra De Los Barros (Zona De Ossa Morena, Badajoz)

Petrografía, geoquímica y posible origen del plutón de Salvatierra de los Barros (Zona de Ossa Morena, Badajoz)

Petrography, geochemistry and possible origin of the Salvatierra de los Barros pluton (Ossa Morena Zone, Badajoz)

M. Carracedo (1), F. Sarrionandia (1), L. Eguíluz (2) y O. Apalategui (3)

(1) Departamento de Mineralogía y Petrología de la Universidad del País Vasco, Apdo. 644, 48080 Bilbao. (2) Departamento de Geodinámica de la Universidad del País V asco, Apdo. 2111, 01006 Vitoria. (3) Área de Paleontología de la Universidad de Extremadura, Avenida Elvas s/n, 06071 Badajoz.

ABSTRACT

The Salvatierra de los Barros pluton is mainly composed by medium grain biotite monzogranites and granodiorites, with common monazite and apatite, and lesser cordierite and allanite. These rocks show massive structure and apparent isotropic fabric, but have a solid state, brittle to brittle – ductile microstructural deformation. These rocks are peraluminous, with variable amounts in potassium, high contents in calcium and low contents in ferromagnesian minerals; they have also normative corundum. Radiometric data obtained by different authors are in agreement with our geochemical data, and indicate an hibrid origin from mixing of pelitic melts and basaltic melts, in a Cadomian post-collisional settling.

Key words: Cadomian magmatism, Salvatierra de los Barros, Ossa-Morena Zone, Badajoz.

Geogaceta, 41 (2007), 43-46 ISSN: 0213683X

Introducción Principales rasgos geológicos miento fuese pre-esquistoso, lo que podría explicar la ausencia de metamorfismo tér- En el núcleo precámbrico de la El plutón de Salvatierra de los Barros mico a escala cartográfica, pues podría es- antiforma de Monesterio (Zona de Ossa está situado al Sur de la provincia de tar obliterado, casi en su totalidad, por la Morena) afloran numerosos plutones em- Badajoz, en las estribaciones occidentales esquistosidad (Muelas y Soubrier, 1977). plazados durante los ciclos orogénicos de Sierra Morena, dentro de la Hoja a es- La geometría del plutón es grosso Cadomiense y Varisco, y también durante cala 1:50.000 del Mapa Topográfico Na- modo elíptica, con su eje mayor, de unos el rift cambro-ordovícico que separó am- cional nº 853 (Burguillos del Cerro). En 14.5 km de longitud, dispuesto en direc- bos ciclos. Los plutones sus afloramientos, situados inmediatamen- ción NO-SE, mientras que su eje menor volumétricamente más importantes son: te al suroeste de la carretera que une las tiene unos 3.5 km de anchura; ocupa Táliga, Almendral, Barcarrota, localidades de Salvatierra de los Barros y aproximadamente una superficie de unos Salvatierra de los Barros, Brovales, Burguillos del Cerro, no se asienta ningún 70 km2 (Fig. 1). A pesar de no desarrollar Burguillos del Cerro, Valencia del Vento- núcleo de población, aunque estas dos lo- un metamorfismo térmico generalizado en so, La Tablada, Calera, Mosquil, calidades están ubicadas en sus proximi- el encajante, los contactos externos son Ahillones y Monesterio (Fig. 1). De to- dades (Fig. 1). intrusivos y netos, sin evidencias de meca- dos ellos, el menos estudiado y del que El macizo ígneo está emplazado, como nización, aunque localmente están retoca- existe menos información geológica es el se ha señalado anteriormente, en el núcleo dos por fracturas tardías transversales que plutón de Salvatierra de Los Barros. de la antiforma de Monesterio, intruyendo llevan asociados pequeños desplazamien- En este trabajo se aportan nuevos da- íntegramente en los materiales esquistoso- tos. El carácter intrusivo está refrendado tos petrográficos y geoquímicos de los grauváquicos de edad Neoproterozoico por la existencia de xenolitos pizarrosos, granitos que forman el plutón de superior pertenecientes a la Serie Negra «septas» y «rafts» decamétricos de Salvatierra de los Barros, datado en 516. (Fig. 1). Estos materiales están afectados cuarcitas negras, procedentes de la Serie 2 (+8.8/-2.7) Ma (Ochsner, 1993), y se por un metamorfismo sin-esquistoso de Negra, embaladas en el interior del plutón. discute su posible origen, en función de grado bajo, desarrollado durante la También son relativamente frecuentes, la comparación entre su composición quí- orogenia Varisca y es peculiar la casi total aunque en general con escasa potencia y mica y la de fundidos equivalentes obte- ausencia de metamorfismo térmico entor- poco desarrollo lateral, las venas y diques nidos en experimentos de fusión, recogi- no al plutón, aunque localmente se en- (< 20 cm) de aplitas, pegmatitas y cuarzo. dos de la bibliografía. No se hará referen- cuentran pizarras moteadas. En las proxi- Además de los xenolitos, los grani- cia a los diques básicos más tardíos de midades del contacto se observan formas tos engloban localmente enclaves dirección NNO-SSE que atraviesan este maculosas y/o agregados subredondeados microgranulares máficos, biotíticos, con macizo, cuya edad es por el momento micáceos de posible alteración de bordes difusos y crenulados, de hasta 5 desconocida, aunque diques similares que cordierita, junto con biotitas subparalelas cm de diámetro, y presentan algunos atraviesan el macizo de Táliga han sido a la esquistosidad. Las relaciones schlierens biotíticos planares, datados en 250± 5 Ma (i.e. Pérmico Supe- blastesis-esquistosidad no son claras, pero centimétricos, de escasa continuidad la- rior) por Galindo et al. (1991). sugieren la posibilidad de que el emplaza- teral.

43 te isótropa. Su textura es hipidiomórfica inequigranular, de grano medio a grueso (d» 8 mm), aunque con frecuencia adquiere un cierto aspecto porfídico, debido al desarrollo ligeramente mayor de algunos cristales de feldespato potásico (d» 3 cm). Los minerales esenciales son cuarzo, feldespato potásico pertítico (con frecuencia microclinizado), plagioclasa (albita- andesina) y biotita. Los minerales acceso- rios son apatito, circón, monacita, opacos, rutilo, ± cordierita, ± allanita. Los minerales secundarios son moscovita, clorita, esfena, opacos, sericita, leucoxeno, minerales de la arcilla, calcita y epidota. Destaca la abundancia de monacita y apatito, así como la presencia esporádica de allanita y de cordierita, ésta última casi siempre transfor- mada a micas blancas. Según la clasifica- ción QAPF (IUGS, 2002) la mayor parte de las rocas son monzogranitos, aunque hay también algunas granodioritas. Muelas y Soubrier, (1977) y Pons (1982) señalan la existencia de anfíbol (hornblenda verde), pero en las muestras estudiadas en este trabajo no ha sido de- tectado. La mineralogía que presentan es equiparable a la de los granitos peraluminosos con cordierita (Barbarin, Fig. 1.- Localización geográfica y esquema geológico regional del plutón de Salvatierra de los Barros. Los números 1 y 2 indican la situación de los núcleos de Salvatierra de los Barros y 1999), aunque es más parecida a la Burguillos del Cerro respectivamente. paragénesis de los granitos y tonalitas con biotita ± cordierita (asociaciones Fig. 1.- Geographic location and regional geologic skech of the Salvatierra de los Barros pluton. peraluminosas de tipo PTG), que a aque- Numbers 1 and 2, location of Salvatierra de los Barros and Burguillos del Cerro towns respectively. llas de los granitos de tipo S con biotita + cordierita (Barbarin, 1992). La mayor Pons (1982) señala que este granito Los datos isotópicos confirman el em- parte de las muestras presentan eviden- presenta una estructura interna que respon- plazamiento pre-varisco: Dupont et al. cias microestructurales de deformación de a una fábrica fluidal magmática. Sin (1981) obtienen una edad K-Ar de 431 ± en estado sólido, frágil a frágil-dúctil, embargo, la fábrica orientada, planar, es 15 Ma en base a un concentrado de biotita; puesta de manifiesto principalmente en el difícilmente perceptible, tanto de visu Quesada et al. (datos no publicados reco- cuarzo (extinción ondulante, rotura, como en lámina delgada, por lo que las ro- gidos en Oschner, 1993), en base a una elongación de cristales, reducción del ta- cas son aparentemente isótropas; sólo en errorcrona Rb-Sr sobre roca total, obtienen maño de grano, …), en la biotita (kinks, algunos afloramientos son perceptibles una edad de 564 ± 160 Ma (MSWD=17,5); alabeamientos,…), en el feldespato fenocristales de feldespato potásico y y Oschner (1993) mediante un estudio potásico (microclinización, pertitas en xenolitos orientados. Localmente se perci- isotópico de U-Pb realizado sobre llamas, formación de mirmequitas, rotu- be una grosera anisotropía que responde a monacitas sugiere que la edad de cristali- ra,…) y en menor medida en las una deformación cataclástica poco zación es 516, 2 (+8,8/-2,7) Ma, es decir plagioclasas (rotura y alabeamiento de penetrativa. Son relativamente frecuentes, Cámbrico inferior. cristales, formación de mirmequitas,…). especialmente cerca de los bordes del ma- Los datos geocronológicos obtenidos La tectonización cataclástica general que cizo, las bandas de cizalla frágil-dúctil, por Ochsner (1993) indican que el plutón presenta este macizo se desarrolla mayoritariamente dextras, que afectan tan- de Salvatierra (516 Ma) se emplaza en un presumiblemente de forma coetánea con to al granito como a las aplitas. estadio post-colisional, con posterioridad la esquistosidad regional del encajante. al magmatismo orogénico y sincolisional Edad del plutón cadomiense (ca. 530 Ma) y con anteriori- Características geoquímicas dad al magmatismo alcalino que marca la Los granitos intruyen a la Serie Negra, transición a un régimen extensional ( ca. Las muestras analizadas presentan de edad Neoproterozoico superior, y están 500 Ma) precursor del ciclo Hercínico. contenidos en SiO2 variables entre el cortados por diabasas de edad desconocida, 67.77% y el 74.12%, son en general lige- posiblemente Pérmicos. Muelas y Soubrier Petrografía ramente más ricos en K2O (3.62-4.25%)

(1977) señalan que la intrusión es probable- que en Na2O (2.85-4.4%), son pobres en mente anterior a la orogenia hercínica. Por Las rocas son esencialmente granitos ferromagnesianos (BFe+Mg+Ti = 27-67) y re- el contrario, Pons (1982) sugiere que el biotíticos de color gris claro, faneríticos, que lativamente ricas en CaO (0.43-2.43%). emplazamiento es sincrónico con la segun- tienen una estructura masiva y, No obstante, 3 muestras presentan conte- da fase de deformación varisca. mayoritariamente, una fábrica aparentemen- nidos más elevados en Na2O que en K2O.

44 Fig. 2.- A) Diagrama B-A (Debon y Le Fort, 1983). B y C) Diagramas tectono-magmáticos Y-Nb y (Y+Nb)-Rb (Pearce et al., 1984), en los que las abreviaturas empleadas se corresponden con los campos: granitos de arcos volcanicos (VAG); granitos de intraplaca (WPG); granitos de dorsa- les oceánicas (ORG) y granitos sincolisionales (syn-COLG). D y E) Diagramas Al 2O3 /TiO2–CaO/Na2O y Rb/Sr - Rb/Ba (Sylvester, 1998), la zona sombreada en gris representa el área de proyección de los granitos peraluminosos post-colisionales.

Fig. 2.- A) B-A diagram (Debon and Le Fort, 1983). B and C) Y-Nb and (Y+Nb)-Rb tectono-magmatic diagrams (Pearce et al., 1984), the abreviations corresponds with: within plate granites (WPG); arc granites (VAC), mid-ocean ridge granites (ORG) and syn-collisional granites (syn-COLG). D and E)

Al2O3/TiO2–CaO/Na2O y Rb/Sr - Rb/Ba diagrams (Sylvester, 1998), the shaded area represents the projection zone of post-collisional peraluminous granites.

La presencia de corindón normativo (0.81- Origen de los granitos Un modo de aproximación utilizado 2.52%) indica su carácter peralumínico con frecuencia para tratar de desvelar la con una relación molar A/CNK mayor de 1 Tanto las características químicas fuente de los magmas graníticos es la com- (1.03-1.18). El diagrama normativo Ab- como las mineralógicas de las rocas del paración entre la composición de las rocas An-Or de O´Connor (1965) permite clasi- plutón de Salvatierra de los Barros indican problema y la composición de fundidos ficarlas como trondhjemitas, granodioritas que son granitos con biotita ± cordierita, experimentales obtenidos a partir de dis- y granitos. peraluminosos, equiparables a los granitos tintas fuentes (e.g. Patiño Douce, 1999; Las rocas son exclusivamente de las asociaciones tipo PTG (granitos- Sylvester, 1998). peraluminosas y forman por tanto una aso- tonalitas peraluminosos; e.g., Barbarin, Utilizando la metodología propuesta ciación aluminosa (Fig. 2a) aunque, para- 1992). por Sylvester (1998), los granitos de dójicamente, sus contenidos en elementos Desde la publicación de Chappell y Salvatierra de los Barros se proyectan en traza son más afines con los valores típicos White (1974) que sugería la existencia de su totalidad dentro del campo de los grani- de los granitos de arco volcánico que con dos tipos diferentes de granitoides, S e I, en tos peraluminosos del diagrama Al 2O3/ los estrictamente sin-colisionales (Fig. 2b el Lachland Fold Belt (Australia), la forma- TiO2 – CaO/Na2O (Fig. 2d), confirmando y c). No obstante, en el diagrama Rb-Hf- ción de los granitoides peraluminosos [A/ una vez más su carácter peraluminoso. La Ta de Harris et al. (1986) se proyectan en CNK>1; en moles] ha sido relacionada con mayor parte de las muestras tienen valores el dominio de los granitos tardi y post- frecuencia con situaciones de colisión con- de la relación CaO/Na2O superiores a 0.3, colisionales (Ochsner,1993). tinental (e.g. Barbarin, 1999), aunque nu- típicos de los fundidos peraluminosos pro- Las biotitas analizadas se proyectan ín- merosos trabajos recientes confirman que cedentes de la fusión de fuentes cuarzo- tegramente en el dominio de las asociacio- este tipo de granitoides también se forman feldespáticas. En el diagrama Rb/Sr frente nes alumino-potásicas, o peraluminosas, como resultado de procesos que se desarro- a Rb/Ba (Fig. 2e) todas las muestras se del diagrama Mg-Al Tot de Nachit et al. llan en ambientes post-colisionales e inclu- proyectan agrupadas dentro del campo de (1985). Los puntos representativos de sus so anorogénicos (e.g. Sylvester, 1998). Los los fundidos derivados de fuentes pobres composiciones se agrupan alrededor de la datos experimentales indican que los en arcillas, aunque en el área coincidente línea que separa los campos de las asocia- magmas graníticos peraluminosos se obtie- con la proyección de fundidos procedentes ciones con biotita+moscovita y con nen, esencialmente, cuando rocas corticales de algunas fuentes pelíticas, en las que se biotita+cordierita, aunque la mayor parte se participan en la génesis de los magmas, a genera feldespato potásico residual proyectan en el dominio de las rocas con través de distintos procesos: fusión parcial (Sylvester, 1998). Los magmas del plutón cordierita (Fig. 3a). Igualmente, el carácter de ortogneises, reacción entre fundidos de Salvatierra de los Barros podrían proce- peraluminoso de las biotitas y, por tanto, de mantélicos y corticales, y la mayoría por fu- der, en una primera aproximación, de la las rocas que las hospedan queda reflejado sión de metasedimentos pelíticos y fusión de rocas cuarzo-feldespáticas, des- t en el diagrama FeO -MgO-Al2O3 (Fig. 3b). samíticos. cartándose la implicación exclusiva de

45 Fig. 3.- A) Diagrama de caracterización de series magmáticas en función de la relación Mg-Al To t de las biotitas (Nachit et al., 1985). B) t Diagrama de caracterización de series magmáticas en base a la relación FeO-MgO-Al2O3 de las biotitas (Abdel-Rahman, 1994).

Fig. 3.- A) Magmatic series characterization diagram as a function of biotites Mg-AlTot relations (Nachit et al., 1985). B) Magmatic series t characterization diagram as a function of FeO -MgO-Al2O3 relations in biotites (Abdel-Rahman, 1994). fuentes pelíticas en su génesis. No obstan- La fraccionación de minerales pobres fic Geology, 8, 173–174. te, la fusión de estas fuentes requiere tem- en alúmina (e.g. anfíboles) en magmas bá- Debon, F. y Le Fort, P. (1982). Transactions of peraturas muy elevadas (ca. 900-950º C), sicos o intermedios metaaluminosos pue- the Royal Society of Edinburgh (Earth difícilmente alcanzables en la corteza con de conducir también a la formación de ro- Sciences), 73, 135–149. los gradientes geotérmicos normales sin la cas ácidas peraluminosas. Sin embargo, la Dupont, R., Linares, E. y Pons, J. (1981). Bo- participación de fundidos mantoderivados. ausencia de minerales pobres en Al y el letín Geológico y Minero de España, 92, La participación de magmas basálticos restringido rango de variación en sílice 370–374. en la génesis del plutón de Salvatierra de (67.77 - 74.12%) y en A/CNK (1.03 - 1.18) Galindo, C., Muñoz, M. y Casquet, C. (1991). los Barros no parece remota, si se atiende de los granitos estudiados sugieren que Geogaceta, 10, 87–90. al diagrama Al2O3/TiO2 – CaO/Na2O (Fig. esta última posibilidad es remota. Harris, N.B.W., Pearce, J.A. y Tindle, A.G. 2d). Todas las muestras analizadas definen (1986). Geological Society, London, Spe- un trend lineal de pendiente negativa que Conclusiones cial Publications, 19, 67-81. coincide en su trazado con una curva de IUGS, (2002). Igneous Rocks. A classification mezcla entre fundidos derivados de fuen- El plutón de Salvatierra de los Barros and glossary of terms. Cambridge Univer- tes pelíticas con magmas basálticos. La está formado esencialmente por granitos sity Press, 236 p. mayor parte de las muestras se sitúan tam- peraluminosos con biotita ± cordierita, equi- Muelas, A. y Soubrier, J. (1977). Memoria de bién sobre posibles líneas de mezcla entre parables a los granitoides de la asociación la Hoja 1:50.000 nº 853, IGME, Madrid, basaltos y fundidos derivados de rocas PTG (granitos-tonalitas peraluminosos). Los 41 p. cuarzo-feldespáticas, estos últimos con re- granitos se forman, posiblemente, en un pro- Nachit, H., Razafimahefa, N., Stussi, J.M. y laciones CaO/Na 2O > 0.3. Sin embargo, ceso de mezcla entre magmas generados por Carron, J.P. (1985). Comptes Rendus de las muestras con relaciones CaO/Na2O in- la fusión de rocas mantélicas y rocas lÁcadémie des Sciences de Paris, 301, feriores a 0.3 quedarían por debajo de es- corticales pelíticas. Representa un 813–818. tas hipotéticas líneas de mezcla (Fig. 2d). magmatismo peraluminoso post-colisional, OĆonnor (1965). US Geological Survey Otros argumentos geológicos, generado durante el colapso extensional de Prof. Paper, 525B, B79-B84. petrográficos e isotópicos, apoyan la hipó- la corteza engrosada durante la orogenia Ochsner, A. (1993). Geochronology of the tesis de mezcla: 1) la presencia de enclaves Cadomiense. upper Proterozoic-Lower Paleozoic geody- microgranulares máficos; 2) la existencia namic evolution in the Ossa-Morena Zone de microtexturas celulares, tanto de tipo Agradecimientos (SW Iberia): Constraints on the Timing of «spongy» como de tipo «boxy», en algunas the Cadomian Orogeny . Tesis Doctoral, plagioclasas con zonados discontinuos, 3) Este estudio ha sido cofinanciado por el Univ. ETH-Zürich Diss, 249 p. los datos isotópicos Rb-Sr. Proyecto MAT-2000-0142-P4-06 (GEOEX). Patiño Douce, A.E. (1999). Geological Socie- Quesada et al. (datos no publicados re- ty, London, Special Publications, 168, 55– cogidos en Oschner, 1993) señalan que las Referencias 75. rocas de este macizo tienen una relación Pearce, J.A., Harris, N. B.W. y Tindle, A.G. inicial de 87Sr/86Sr=0.7075±54, híbrida en- Abdel-Rahman A.M. (1994). Journal of Pe- (1984). Journal of Petrology, 25, 956–983. tre aquellas de las composiciones trology, 35, 525–541. Pons, J. (1982). Un modèle d’évolution de mantélicas y corticales; la errorcrona obte- Barbarin, B. (1992). Comptes Rendus de complexes plutonics: gabbros et grani- nida (MSWD=17.5) señala una fuerte dis- lÁcadémie des Sciences de Paris, 314, toïdes de la Sierra Morena occidental (Es- persión de los datos, lo que puede indicar 595-601. pagne). Tesis Doctoral, Univ. de Toulouse, una incompleta homogenización del Sr Barbarin, B. (1999). Lithos, 46, 605–626. 451 p. durante la mezcla. Chappell, B.W. y White, A.J.R. (1974). Paci- Sylvester, P.J. (1998). Lithos, 45, 29–44.