ESTUDIO PETROGRÁFICO, TIPOLÓGICO Y ANÁLISIS DE …
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ESTUDIO PETROGRÁFICO, TIPOLÓGICO Y ANÁLISIS DE PROCEDENCIA U- Pb DE LA FORMACIÓN ARENISCA DURA EN LA SERRANÍA DEL MAJUY, MUNICIPIO DE TABIO, CUNDINAMARCA: CONTRIBUCIÓN PARA EL DISEÑO DE UN GEOTRAIL EN EL ECO-PARQUE TYGÜA MAGÜE Johana Andrea Barrera González Yamirka Rojas Agramonte Directora Natalia Pardo Villaveces Co-directora Universidad de los Andes Facultad de Ciencias Departamento de Geociencias 14 de Mayo de 2019
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ESTUDIO PETROGRÁFICO, TIPOLÓGICO Y ANÁLISIS DE PROCEDENCIA U-Pb DE LA FORMACIÓN ARENISCA DURA EN LA SERRANÍA DEL MAJUY,
MUNICIPIO DE TABIO, CUNDINAMARCA: CONTRIBUCIÓN PARA EL DISEÑO DE UN GEOTRAIL EN EL ECO-PARQUE TYGÜA MAGÜE
Johana Andrea Barrera González
Yamirka Rojas Agramonte
Directora
Natalia Pardo Villaveces
Co-directora
Universidad de los Andes
Facultad de Ciencias
Departamento de Geociencias
14 de Mayo de 2019
ii
iii
Contenido
1 RESUMEN ...................................................................................................... VII
2 ABSTRACT .................................................................................................... VII
3 INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 1
ÁREA DE ESTUDIO .................................................................................................................. 2
4 MARCO GEOLÓGICO ..................................................................................... 4
FORMACIÓN ARENISCA DURA ................................................................................................. 5
5 METODOLOGÍA ............................................................................................... 8
RECOLECCIÓN DE MUESTRAS ................................................................................................. 8
PROCESAMIENTO DE MUESTRAS ............................................................................................ 8
TRABAJO DE LABORATORIO .................................................................................................... 8
5.3.1 Secciones delgadas .................................................................................................... 8 5.3.2 Petrografía ................................................................................................................... 8 5.3.3 Geocronología U/Pb .................................................................................................... 9
6 RESULTADOS ............................................................................................... 10
PETROGRAFÍA ..................................................................................................................... 10
TIPOLOGÍA EXTERNA ............................................................................................................ 13
DIAGRAMAS DE PROVENIENCIA ............................................................................................. 15
EDADES U/PB ...................................................................................................................... 16
7 CONTRIBUCIÓN A LA GEO-RUTA TYGÜA MAGÜE ................................... 19
8 DISCUSIÓN .................................................................................................... 22
9 CONCLUSIONES ........................................................................................... 26
10 AGRADECIMIENTOS .................................................................................... 27
11 REFERENCIAS .............................................................................................. 28
iv
Lista de Figuras
Figura 1. Mapa del área de estudio A) Mapa donde se resalta las provincias
tectonomorfas del norte de los Andes: Cordillera Occidental (WC), Cordillera
Central (CC) y Cordillera Oriental (EC). B) Ubicación de la Sabana de Bogotá y
la Serranía del Majuy dentro del departamento de Cundinamarca. C) Mapa
geológico de la zona de estudio con la localización de las muestras recolectadas.
D) Localización de las muestras. Fuente: Datos abiertos Servicio Geológico
Colombiano (SGC), 2018. ................................................................................... 3
Figura 2. Columna de la Formación Arenisca Dura. Sección Tabio-Subachoque
(Montoya & Reyes, 2005).................................................................................... 7
Figura 3. Clasificación granulométrica de las muestras estudiadas (Folk et al.,
1970). ................................................................................................................ 11
Figura 4. Clasificación de areniscas para muestras de la Formación Arenisca
Dura (Folk et al., 1970) ..................................................................................... 11
Figura 5. Imágenes XPL de las seis láminas delgadas analizadas del Cretácico
Superior. Cmt: Cemento donde precipitó óxidos; Glt: Glauconita; Frg: Fragmento
lítico; Qtz: Cuarzo; Hem: Hematita; Mtz: Matriz; Zrn: circon.............................. 12
Figura 6. Clasificación tipológica de circones según Pupin (1980). El índice T
refleja el efecto de la temperatura en el desarrollo de prismas y el índice A refleja
la relación Aluminio/Alkali, la cual controla el desarrollo de pirámides. ............. 13
Figura 7. Imágenes de circones en PPL de las muestras TM18-07 y TM18-12.
.......................................................................................................................... 14
Figura 8. Ejemplos de circones detríticos de la Formación Arenisca Dura
susceptibles a un análisis tipológico. ................................................................ 14
Figura 9. Diagrama ternario de proveniencia Qt (Cuarzo)-F (Feldespato)-Lit
(Líticos) (Dickinson & Suczek, 1979). .............................................................. 15
Figura 10. Diagrama ternario de proveniencia Qm-F-Lit (Dickinson & Suczek,
1979). ................................................................................................................ 16
Figura 11. Gráfica de probabilidad de edades de circones de dos muestras
correspondientes a la Formación Arenisca Dura. Para TM18-12 la edad más
joven datada fue de 652 Ma +/- 15.7 y la más antigua de 2752.5 Ma +/- 31.8. En
TM18-07 la edad más reciente es de 601.5 Ma +/- 20 y la antigua de 2690.1 Ma
+/- 37.7 .............................................................................................................. 17
v
Figura 12. Diagramas de Concordia para las muestras TM18-07 y TM18-12. . 18
Figura 13. Geo-ruta Bogotá-Tabio. Se sugiere comenzar el recorrido desde la
Torre Colpatria en Bogotá y terminar el ecoparque Tygüa Magüe para poder
realizar más actividades turísticas. El recuadro rojo señala la segunda parada, la
cual es descrita en este trabajo. ........................................................................ 19
Figura 14. Segunda Parada del Geotrail. Vía Tenjo-Tabio. Coordenadas: N
4°52´3.9´´ W 74°7´31.2’’. Altura sobre el nivel del mar: 2585 m. ...................... 20
Figura 15. Ejemplo de un mar poco profundo en la costa Caribe colombiana.
Fuente imagen: www.rcnradio.com ................................................................... 21
Figura 16. Comparación entre la firma de edades detríticas de la Base de Datos
Geocronológica de Colombia (Corcho et al.,no publicado aún) con los datos del
presente estudio. En la comparación sólo se tuvo en cuenta edades mayores a
500 Ma y menores a 3000 Ma puesto que los rangos poblacionales de las edades
analizadas en este trabajo se encuentran en ese espectro. Los recuadros
naranjas indican los picos principales que coinciden entre los dos diagramas. 24
Figura 17. Comparación entre las firmas de edades obtenidas en los trabajos de
Horton et al., 2010, Reyes-Harker et al., 2015 y el presente trabajo (TM18-12 y
TM18-07) para la Formación Arenisca Dura. Los recuadros naranjas señalan los
principales picos que coinciden entre los tres estudios. .................................... 25
vi
Lista de Tablas
Tabla 1. Resumen de resultados del conteo petrográfico. Qmr=Cuarzo
monocristalino con extinción recta. Qmo=Cuarzo monocristalino con extinción
ondulante. Qp=Cuarzo policristalino. K=Feldespato Potásico. P=Plagioclasa.
Lmf=Fragmento lítico rico en minerales máficos. Lm=Litico metamórfico.
Ls=Lítico sedimentario. Lt= Porcentaje total de fragmentos líticos
(Qp+Lmf+Lm+Ls). ............................................................................................. 10
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1 RESUMEN
La Formación Arenisca Dura del Cretácico Superior se localiza en la Cordillera
Oriental y fue estudiada al norte de la Serranía del Majuy, en Tabio, Cundinamarca.
El estudio de su procedencia fue realizado mediante un análisis petrográfico, la
morfología de sus circones y edades U/Pb. Las rocas de esta unidad se ubican en
la parte inferior del Grupo Guadalupe y se componen principalmente de
cuarzoarenitas de grano fino. La petrografía permitió identificar una potencial fuente
cratónica. En conjunto con el estudio de la forma externa de sus circones, cuyo
análisis mostró que los cristales provenían esencialmente de rocas metamórficas e
ígneas (volcánicas y plutónicas), se sugiere el escudo de Guyana como su fuente
de aporte. Asimismo, las edades U/Pb en circones detríticos corresponden a edades
del escudo Guyanés. No obstante, hay una omisión del registro de edades menores
a 400 Ma o edades sindeposicionales. Los resultados más significativos de la
investigación fueron divulgados en una geo-ruta (geotrail) con el propósito de que
la comunidad local conociera, se apropiara y valorara su entorno geológico.
Palabras clave: Formación Arenisca Dura, procedencia, análisis petrográfico,
edades U/Pb, escudo de Guyana, geotrail
2 ABSTRACT
The Arenisca Dura Formation of the Upper Cretaceous is located in the Eastern
Cordillera and was studied north of the Serranía del Majuy, in Tabio, Cundinamarca.
The study of its provenance was carried out by a petrographic analysis, the
morphology of its zircons and U/Pb ages. The rocks of this unit are located in the
lower part of the Guadalupe Group and are mainly composed of fine-grained
quartzarenites. The petrography indicates a potential cratonic source. Together with
the study of the external shape of their zircons, whose analysis showed that the
crystals essentially came from metamorphic and igneous rocks (volcanic and
plutonic): Guiana shield is suggested as its source of input. Also, the U/Pb ages in
detritic zircons correspond to Guiana shield ages. However, there is an omission of
the registry of ages younger than 400 Ma or syndepositional ages. The information
collected was explained in a geo-route (geotrail) in order to promote the social
appropriation of geoscience knowledge. The most significant results of this work
were reported in a geo-route (geotrail) so that the local community knew,
appropriated and valued its geological environment.
Key words: Arenisca Dura Formation, provenance, petrographic analysis, U/Pb
ages, Guiana shield, geotrail
1
3 INTRODUCCIÓN
Los circones son minerales comunes en sistemas sedimentarios debido a que son
altamente refractarios en la superficie de la Tierra y no suelen reaccionar
(desintegrarse) químicamente (Fedo, Sircombe & Rainbird, 2003). Cuando están
presentes en una unidad sedimentaria se les conoce como detríticos, puesto que
fueron erosionados de un cuerpo geológico e incorporados como sedimentos en un
medio de transporte. Por tal razón, su análisis y la interpretación de su procedencia
contribuye a desarrollar una historia geológica de las cuencas sedimentarias y sus
fuentes de aporte (Fedo, Sircombe & Rainbird, 2003).
Entre los análisis que se pueden realizar en circones detríticos está el estudio de su
morfología. El desarrollo de la forma del cristal es determinado en gran parte por las
condiciones fisicoquímicas durante la cristalización (Schaefer & Doerr, 1997 y
referencias allí; Anani et al., 2012). Dado que el circón es extremadamente resistente
a la meteorización física y química durante el transporte, la tipología brinda información
más detallada sobre la procedencia de los sedimentos (Schaefer & Doerr, 1997). Estas
características morfológicas se pueden analizar en un microscopio petrográfico y ser
asociadas con variedades litológicas conocidas en las áreas fuente (Osorio-Granada
et al., 2017).
En la comunidad científica hay constantes publicaciones con los estudios previamente
mencionados u otros enfoques geológicos, con diversas técnicas analíticas. Sin
embargo, en comparación con los artículos científicos publicados, pocos son los
trabajos divulgativos sobre la evolución geológica de la Tierra. Y en países como
Colombia, en su sistema educativo no hay una fuerte componente que enseñe sobre
la apropiación del entorno geológico. No obstante, aparte de las escuelas, un buen
medio para transmitir este conocimiento es el turismo geológico. La Carta Europea de
Turismo Sostenible en Espacios Naturales Protegidos (CETS) explica que “mostrar el
valor del patrimonio geológico en los itinerarios y/o salidas geodidácticas y divulgar el
conocimiento haciendo participes a los ciudadanos, conlleva la conservación y la
puesta en valor del patrimonio natural para su respeto y conservación” (Gómez-Limón,
Guzmán & De Andrés, 2010). De modo que al exponer datos de estratigrafía,
sedimentología y geocronología de unidades sedimentarias a un público inexperto en
estos temas sirve para alcanzar este objetivo.
El presente trabajo busca, en primer lugar, realizar una caracterización petrográfica de
rocas correspondientes a la Formación Arenisca Dura (Hettner, 1892), cuya posición
estratigráfica se ha determinado como Cretácico Superior, en la Serranía del Majuy.
En segundo lugar, se pretende caracterizar la morfología externa de circones detríticos
2
extraídos de esta Formación. En tercer lugar, se obtendrán edades U/Pb mediante
Laser Ablation Inductively Couple Plasma Mass Spectometer (LA-ICP-MS) para
determinar las posibles fuentes de aporte de la unidad en cuestión. Por último, se
utilizarán los datos, resultados y conclusiones obtenidos para los tres anteriores
objetivos en la elaboración de la parada de una geo-ruta. Lo anterior pretende
contribuir con la apropiación social del conocimiento geocientífico.
Área de estudio
Colombia cuenta con tres cadenas montañosas (Fig. 1A) que son resultado de la
interacción entre las placas de Nazca, Sur América y del Caribe (Cediel et al., 2003):
las Cordilleras Occidental (WC), Central (CC) y Oriental (EC). En esta última se
encuentra la Sabana de Bogotá, en el departamento de Cundinamarca, y la Serranía
del Majuy (ubicación del ecoparque Tygüa Magüe), enfoque del presente trabajo (Fig.
1B). Esta investigación hace parte de un proyecto más grande: “Geotrail del Ecoparque
Tygüa Magüe”, el cual está encaminado a fomentar el turismo geo-ecológico en la
región de Cundinamarca desde Bogotá hasta Tabio. El objetivo general de este
estudio, es contribuir con el conocimiento de la evolución geológica y paleogeográfica
de la región, mediante el análisis petrográfico, tipología de circones de la Fm. Arenisca
Dura y sus edades.
3
Figura 1. Mapa del área de estudio A) Mapa donde se resalta las provincias tectonomorfas del norte de los Andes: Cordillera Occidental (WC), Cordillera Central (CC) y Cordillera Oriental (EC). B) Ubicación de la Sabana de Bogotá y la Serranía del Majuy dentro del departamento de Cundinamarca. C) Mapa geológico de la zona de estudio con la localización de las muestras recolectadas. D) Localización de las muestras. Fuente: Datos abiertos Servicio Geológico Colombiano (SGC), 2018.
4
4 MARCO GEOLÓGICO
La Cordillera Oriental de Colombia se ha descrito como un orógeno acrecional
asimétrico y bivergente (Caballero et al., 2013). Expone estructuras de acortamiento
Cenozoicas que invirtieron las estructuras extensionales del Mesozoico y que afectan
el basamento y las unidades sedimentarias suprayacentes (Parra et al., 2009; Saylor
et al., 2010). Su evolución comenzó con el surgimiento de un rift Mesozoico que se
formó por al menos dos eventos transtensionales (Sarmiento-Rojas et al., 2006; Parra
et al., 2009; Bayona et al., 2013). El magmatismo del Jurásico y Cretácico en la
Cordillera Central sugiere que este rift fue una cuenca extensional de retro-arco
(Sarmiento-Rojas et al., 2006; Horton et al., 2010b). Posteriormente, en el Cretácico
Tardío, hubo subsidencia térmica al mismo tiempo que inició la orogenia del norte de
los Andes debido a la acreción de corteza oceánica en el margen nor-occidental de la
placa Sudamericana (Sarmiento-Rojas et al., 2006; Parra et al., 2009; Horton et al.,
2010a; Horton et al., 2010b; Reyes-Harker et al., 2015). Como resultado, se comenzó
a desarrollar un sistema de cuenca de antepaís en el área donde actualmente se
encuentra el Valle del Magdalena, la Cordillera Oriental y la cuenca de los Llanos
(Parra et al., 2009; Horton et al., 2010a). En el Cenozoico continuó la convergencia y
deformación, favoreciendo el crecimiento orogénico (Parra et al., 2009). Se estima que
durante el Eoceno Medio no hubo actividad tectónica (Reyes-Harker et al., 2015). La
deformación contraccional fue reanudada en el Eoceno Tardío con un avance
orogénico muy rápido que causó la inversión tectónica de la cuenca del rift Mesozoico
(Parra et al., 2009; Saylor et al., 2011; Bayona et al., 2013; Caballero et al., 2013;
Reyes-Harker et al., 2015). Esto fragmentó la cuenca antepaís, desplazó el “foredeep”
hacia el este y, finalmente, formó cuencas intramontañas en la meseta de Bogotá
(Sabana de Bogotá) y en el Valle del Magdalena (Parra et al., 2009).
De este modo, las sucesiones estratigráficas Cretácico-Cenozoicas de la Cordillera
Oriental están asociadas a la acumulación de cuencas synrift, postrift y de antepaís
(Horton et al., 2010a). La sucesión del Cretácico (3 a 8 km de espesor) consiste
principalmente de facies marinas (Horton et al., 2010a; Saylor et al., 2010), mientras
que la sección suprayacente del Paleógeno presenta unidades de areniscas no-
marinas, con espesores de 2 a 3 km (Horton et al., 2010a). La sucesión del Neógeno
(espesor de 3 a 5 km), la cuenca más joven, se caracteriza por un engrosamiento
progresivo y está compuesta por lodolitas, areniscas y conglomerados (Horton et al.,
2010a).
En cuanto a la historia de la procedencia, los sedimentos de la deposición synrift
(Jurásico Medio- Cretácico Temprano) indican tres fuentes principales: el basamento
Andino local (440-500 Ma), estratos reciclados del Precámbrico (950-1600 Ma), y rocas
ígneas del Carbonífero-Pérmico (250-300 Ma) y del Triásico Tardío-Jurásico
Temprano (180-220 Ma; Horton et al., 2010b). Para las unidades del Cretácico parecen
desaparecer los circones del Cámbrico-Ordovícico y se incrementan los circones
5
Paleoproterozóicos-Mesoproterozóicos (950-2000 Ma) (Horton et al., 2010b). Esto ha
sido interpretado como resultado del enterramiento del basamento Andino (fuente
local) y como asociado a una fuente principalmente cratónica, posiblemente de la parte
occidental del escudo de Guyana (Horton et al., 2010a; Saylor et al., 2010). En el
Oligoceno-Mioceno Temprano se presenta un cambio significativo en la procedencia
al incorporarse circones de edades Jurásico Medio a Eoceno Medio, en contraste con
las unidades anteriores que no registraban circones más jóvenes a ~400 Ma (Horton
et al., 2010b). Se ha sugerido que esto es consecuencia del levantamiento de la
Cordillera Oriental y el avance del cinturón de cabalgamiento hacia la cuenca de los
Llanos (Horton et al., 2010b).
Formación Arenisca Dura
La Formación Arenisca Dura es la unidad inferior del Grupo Guadalupe. Hettner (1892)
fue el primero en designar y ubicar estratigráficamente el Grupo Guadalupe como Piso
de Guadalupe con imprecisos límites estratigráficos. Hubach (1931) dividió este
conjunto en diferentes niveles: Areniscas Tiernas, Plaeners, Areniscas Duras y un
conjunto arcilloso, convirtiéndose en el primero en emplear el nombre de Arenisca
Dura. En Renzoni (1962) el autor eleva el rango del Guadalupe a Grupo. Finalmente,
dentro de este conjunto es formalizada la Formación Arenisca Dura por Pérez &
Salazar (1978). Estos últimos autores proponen la localización de la sección tipo en el
cerro El Cable (oriente de Bogotá), cuya secuencia se encuentra casi completamente
invertida con un espesor de 450 m. Es descrita como una sucesión de areniscas
cuarzosas, de grano fino-muy fino, con niveles de lodolitas muy ricas en sílice (Rezoni,
1962). Hacia el oriente de la Sabana suprayace las lutitas físiles y areniscas arcillosas
de la Formación Chipaque con un contacto concordante y transicional, y hacia el
occidente está en contacto neto y concordante con la Formación Conejo (Montoya &
Reyes, 2005). Infrayace las arcillolitas, arcillolitas silíceas y liditas (lodolitas ricas en
sílice, también conocidas en la literatura como porcelanitas) de la Formación Plaeners
(Perez & Salazar, 1978). A la Formación Arenisca Dura se le ha asignado una edad
del Campaniano Inferior (Montoya & Reyes, 2003) por correlación y posición
estratigráfica puesto que carece de una extensa cantidad de fósiles que permitan su
delimitación de edad. No obstante, con los fósiles que se han logrado identificar para
Etayo (1964) (citado en Montoya & Reyes, 2005) está Formación tiene un rango de
edad más amplio: Santoniano-Campaniano.
En la Sabana de Bogotá la unidad aflora en los anticlinales de Tabio, Cota-Zipaquirá,
Caldas, Nemocón y Canadá al occidente, al oriente hace parte de los anticlinales de
Bogotá, Machetá, San José, Sopó-Sesquilé, alrededores de la zona de la Calera y, en
el sector sur, en los anticlinales de Soacha, Mochuelo, San Miguel, alrededores de
Facatativá y el embalse del Muña (Montoya & Reyes, 2005). En estas zonas se suele
reconocer por su abrupta morfología, formando altas pendientes.
La columna estratigráfica en la sección Subachoque-Tabio (Fig. 2) levantada por
Acosta & Ulloa (2001) consiste en capas de cuarzoarenitas de grano fino, que varían
6
entre muy delgadas (1 m) y muy gruesas (20 m), con laminación lenticular a plano
paralelas. Ocurren intercalaciones de limolitas enriquecidas de cuarzo, levemente
silíceas. La laminación es principalmente ondulosa no paralela y a veces discontinua.
Se identificaron superficies ondulosas (erosivas?) en los metros 5, 44 y 237, las cuales
podrían ser inconformidades (Acosta & Ulloa, 2001). Adicionalmente, en el metro 145
se encontraron ondulitas de 2 m de longitud de onda, que sugiere una estratificación
tipo hummocky. Por último, hay presencia de areniscas fosfáticas, moldes de restos
de peces y moldes de bivalvos en el metro 55 (Acosta & Ulloa, 2001).
Según las características anteriormente mencionadas, esta unidad se ha interpretado
como un ambiente de mar siliciclástico somero (no litoral), donde las condiciones
cambiaban de ser semireductoras a óxidantes (Acosta & Ulloa, 2001).
Fisiográficamente, el depósito constituyó “llanuras de arena y llanuras de sedimentos
mezclados con intervalos esporádicos de sedimentación lodosa” (Perez & Salazar,
1978, p.1) La somerización es evidenciada por la estratificación hummocky, y la
presencia de peces indica aporte de fosfátos y sílice por parte de corrientes oceánicas
(Acosta & Ulloa, 2001). Asimismo, el registro de Inoceramus (Etayo, 1964) en otras
secuencias de esta unidad señala condiciones altamente reductoras y distintas a las
de un ambiente litoral (Acosta & Ulloa, 2001). De acuerdo a la fauna encontrada por
Etayo (1964) la edad de la Formación se restringe a Santoniano-Campaniano.
La Formación Arenisca Dura ha sido correlacionada en el piedemonte llanero con la
Formación Arenitas de San Antonio, la cual presenta la misma posición estratigráfica
(Guerrero & Sarmiento, 1996). Nuevamente por posición estratigráfica se ha
correlacionado en el norte de la Sabana de Bogotá con la Formación Lidita Superior
(Montoya & Reyes, 2005).
7
Figura 2. Columna de la Formación Arenisca Dura. Sección Tabio-Subachoque (Montoya & Reyes, 2005).
TM18-08
TM18-13
TM18-07
TM18-11
TM18-12
TM19-01
8
5 METODOLOGÍA
Recolección de muestras
Seis muestras (TM18-07, TM18-08, TM18-11, TM18-12, TM18-13 y TM19-01) de la
Formación Arenisca Dura fueron recolectadas en la zona norte de la Serranía del
Majuy (Fig. 1C).
Procesamiento de Muestras
Las muestras fueron procesadas en el laboratorio de Geociencias de la Universidad
de Los Andes. El primer paso consistió en la trituración de la roca para posteriormente
obtener granos de tamaño fino con un tamiz de 250 μm. Se realizó un lavado de las
partículas más livianas con una batea, quedando con el material más pesado de la
muestra. Para remover los minerales con muy alta susceptibilidad magnética se pasó
por encima del material seco un imán de Neodimio. Se terminó de separar la fracción
magnética de la no magnética (circones y otros minerales) con el Separador Magnético
Isodinámico Frantz. Por último, se llevó a cabo una separación manual de los circones,
los cuales se dispusieron en una cinta doble faz. Estos fueron embebidos en una
mezcla entre resina y endurecedor epoxy (relación 2:1) de la empresa Buehler. Al
secarse la resina se pulió hasta exponer una superficie lo más cercana posible a la
mitad ecuatorial de los circones.
Trabajo de laboratorio
5.3.1 Secciones delgadas
Para la elaboración de las secciones delgadas se cortó cada muestra de roca en forma
de paralelepípedo rectangular denominado “testigo” con la cortadora Discotom-100.
Después se impregnó con resina una cara de cada testigo y se dejó secar. Con un disco
abrasivo de la pulidora LaboPol-5 se pulió la resina hasta llegar a la roca y nivelar su
superficie. Luego, para quitar rayones se brillaron las muestras con un disco de 18 micras.
Posteriormente se calienta el testigo en una plancha y se pega al vidrio. Al secarse se
cortó el testigo adherido al vidrio y se dejó de un grosor fino utilizando la maquina
accutom-100. Con la pulidora y con carburo de silicio (polvo abrasivo) de 600 y 1000 grit
se reduce gradualmente el grosor de la lámina hasta llegar a 30 micras.
5.3.2 Petrografía
Se tomaron datos de composición modal de las seis muestras recolectadas,
correspondientes a la Formación Arenisca Dura (Hettner, 1892). En cada muestra se
contaron 300 puntos distribuidos en una grilla adaptada al tamaño de cada sección
delgada. El resumen del conteo se muestra en la Tabla 1. Los diagramas petrográficos y
de proveniencia se obtuvieron usando el software Past 3.x - the Past of the Future
(Hammer, Harper & Ryan, 2001).
9
5.3.3 Geocronología U/Pb
Las muestras fueron datadas en la universidad de Rochester con la asesoría y apoyo
del Dr. Mauricio Ibañez (profesor asistente), Jacob Dustin (técnico de laboratorio) y
Federico Moreno (estudiante de doctorado). Se analizaron circones para dos areniscas
(TM18-12 y TM18-07) del Cretácico Tardío (Formación Arenisca Dura) mediante
ablación láser encajada a un espectrómetro de masas con fuente de plasma de
acoplamiento inductivo (LA-ICP-MS) en el Departamento de la Tierra y Ciencias
Ambientales, Universidad de Rochester, EE. UU.. El láser es un Photon Machines
Analyte G2 con una longitud de onda de 193 nm y el espectrómetro de masas es un
cuadrupolo Agilent 7900. Los puntos analizados en los circones fueron de 40 μm.
Como estándar primario se utilizó SL y como secundarios Peixe (564 ± 4 Ma; Chang
et al., 2006), R33 y GHR1 (48.132 ± 0.023 Ma; Ibañez-Mejía & Eddy, 2017). Estos
fueron montados en un epoxy distinto. Por cada 8-10 granos desconocidos se analizó
al menos 1 estándar y máximo 3, asegurándose que el principal SL se analizara cada
10 granos. La reducción de datos se manejó con el software Iolite en el programa IGOR
pro. El gráfico de probabilidad relativa se realizó con la hoja de cálculo Normalized
Prob Plot (Geherls, 2007) y los diagramas de concordia se hicieron con el programa
IsoplotV4.15 (Ludwig, 2012).
10
6 RESULTADOS
Petrografía
Según las composiciones modales, las seis secciones delgadas estudiadas presentan
tamaños de grano que varían de limo medio a arena media, con un cemento y una matriz
arcillosa de bajo porcentaje (Fig. 3) y son clasificadas como cuarzoarenitas (Fig. 4). Los
tamaños predominantes son arena fina (TM18-07, TM18-11, TM18-12) y arena muy fina
(TM19-01, TM18-08, TM18-13). Los granos de cuarzo son subangulares a
subredondeados y con baja esfericidad. La selección en todas las muestras es moderada
a buena. Los contactos entre los granos son en su mayoría cóncavos-convexos y largos,
presentando principalmente un empaquetamiento completo en todas las muestras a
excepción de la TM19-01, la cual es tangente pues hay un mayor porcentaje de matriz
(Fig. 5). Domina el cuarzo monocristalino, y el policristalino se encuentra en cantidades
muy bajas. No presenta feldespatos y los fragmentos líticos son representados en gran
proporción por cuarzo policristalino. Como minerales accesorios se encuentra el circón,
moscovita y glauconita. Adicionalmente, se observa óxidos de hierro, los cuales
precipitan en los bordes de los minerales de cuarzo.
Muestra Qmr Qmo Qp K P Lmf Lm Ls Lt Óxidos Otros
TM18-07
68.881 25.175 4.196 0 0 0 0 0 4.196 0.699 1.049
TM18-08
78.148 14.074 3.333 0 0 0.370 0 1.111 4.815 0.370 2.593
TM18-11
53.684 41.053 2.807 0 0 0 0 0 2.807 1.404 1.053
TM18-12
53.242 41.638 3.754 0 0 0.341 0 0 4.096 0.341 0.683
TM18-13
52.982 32.982 1.404 0 0 1.053 0 0 2.456 9.825 1.754
TM19-01
76.106 15.929 2.655 0 0 1.327 0 0 3.982 2.655 1.327
Tabla 1. Resumen de resultados del conteo petrográfico. Qmr=Cuarzo monocristalino con extinción recta. Qmo=Cuarzo monocristalino con extinción ondulante. Qp=Cuarzo policristalino. K=Feldespato Potásico. P=Plagioclasa. Lmf=Fragmento lítico rico con contenido de minerales máficos. Lm=Litico metamórfico. Ls=Lítico sedimentario. Lt= Porcentaje total de fragmentos líticos (Qp+Lmf+Lm+Ls).
11
Figura 3. Clasificación granulométrica de las muestras estudiadas (Folk et al., 1970).
Figura 4. Clasificación de areniscas para muestras de la Formación Arenisca Dura
(Folk et al., 1970)
12
.
Figura 5. Imágenes XPL de las seis láminas delgadas analizadas del Cretácico Superior. Cmt: Cemento donde precipitó óxidos; Glt: Glauconita; Frg: Fragmento lítico; Qtz: Cuarzo; Hem: Hematita; Mtz: Matriz; Zrn: circon.
13
Tipología externa
Se obtuvieron imágenes en microscopio petrográfico de las muestras TM18-12 y
TM18-07 (Fig. 7). A pesar de que varios circones presentan un alto grado de redondez
(por abrasión y transporte), algunos cristales presentan bordes y caras cristalinas que
todavía son reconocibles (Fig. 8), permitiendo una caracterización tipológica (Pupin,
1980). La longitud de los cristales varía de 100 a 330 μm y se encuentran grosores
entre 45 a 170 μm. Los valores entre la razón longitud/grosor entran en un rango de
~2 a ~3.5, con la mayoría dando valores de 2.4. Esta relación puede sugerir la
velocidad de cristalización del mineral (Corfu et al., 2003), por tal motivo, se procuró
seleccionar los cristales que estaban completos al realizar las mediciones; de lo
contrario, representaría un sesgo en los datos. Por ejemplo, los circones con una
relación longitud/grosor mayor a 3 se consideran aciculares (su longitud es
considerablemente mayor a su grosor), y sugieren una rápida cristalización, la cual es
común en rocas porfiríticas, granitos, gabros e intrusiones sub-volcánicas (Corfu et al.,
2003).
Figura 6. Clasificación tipológica de circones según Pupin (1980). El índice T refleja el efecto de la temperatura en el desarrollo de prismas y el índice A refleja la relación Aluminio/Alkali, la cual controla el desarrollo de pirámides.
14
Figura 7. Imágenes de circones en PPL de las muestras TM18-07 y TM18-12.
Figura 8. Ejemplos de circones detríticos de la Formación Arenisca Dura susceptibles a un análisis tipológico.
Las caras cristalinas de los circones están caracterizadas por las pirámides (101) y
(101)>>(211), y los prismas (110), (100)<<(110), (100)<(110) y (100) (Fig. 6). De este
modo, los cristales exhiben valores altos del índice A (600-700) y se clasifican en un
amplio rango de valores en el índice T (200-800). Los subtipos más comunes son P1, P2,
P4, P5 y D. Otros subtipos identificados son S5, S25, S10, S19, S20, S25 y G1 (Fig. 6).
Esto señala que en estas muestras del Cretácico Superior los circones depositados se
formaron a diferentes temperaturas (entre 600°C-900°C). Adicionalmente, se
reconocieron núcleos de xenocristales (aparecen como núcleos envueltos por circones
magmáticos de nueva creación (Corfu et al., 2003)) e inclusiones orientadas en el eje c).
P4 P4
P1
P4
D
P4
G1
P4
S5
P4
P2
P4
P5
P4
200 μm 200 μm
15
Diagramas de Proveniencia
Al graficar en el diagrama Qt-F-Lit (Dickinson & Suczek, 1979) (Fig. 9) los valores de los
componentes modales de las cuarzoarenitas de la Formación Arenisca Dura, se observa
que todas las muestras, a excepción de la TM19-01, se encuentran dentro del campo
Cratón interior. De igual modo, cuando se grafican estos datos en el diagrama Qm-F-Lit
(Dickinson & Suczek, 1979) (Fig. 10), esta vez se hallan todas las muestras en el campo
Cratón Interior. Cabe resaltar que la diferencia entre la Figura 9 y la Figura 10 consiste
en que la primera utiliza el porcentaje total de cuarzo (Qt) mientras que la segunda usa
únicamente el porcentaje de cuarzo monocristalino (Qm).
Figura 9. Diagrama ternario de proveniencia Qt (Cuarzo)-F (Feldespato)-Lit (Líticos) (Dickinson & Suczek, 1979).
F Lit
16
Figura 10. Diagrama ternario de proveniencia Qm-F-Lit (Dickinson & Suczek, 1979).
Edades U/Pb
Un total de 114 edades nuevas de dos muestras del Cretácico Superior son
reportadas. Las edades preferenciales fueron seleccionadas aplicando el siguiente
criterio: para edades jóvenes (<1000 Ma) se utilizaron las edades concordantes de
206Pb/238U mientras que para las antiguas se escogieron edades 207Pb/206Pb. Esto
se debe a que la cantidad de Plomo radiogénico disponible para medir disminuye entre
menor sea la edad, dando como resultado errores muy altos en edades 207Pb/206Pb
(Rojas-Agramonte et al., 2014). De manera que la edad 206Pb/238U es más precisa
para circones jóvenes. Estas edades fueron graficadas en un diagrama de
Probabilidad Relativa (Fig. 11) con el fin de visualizar los picos más relevantes. En
general, las dos muestras (TM18-12 y TM18-07) exponen un patrón muy similar y
presentan poblaciones de edades desde ~2700 hasta ~1000 Ma, y un pequeño pico
en ~650 Ma. Los picos predominantes en ambas muestras coinciden en ~1800 y ~1400
Ma. Entre los picos con menor abundancia relativa están ~1100 y ~2700 Ma. La misma
firma de edades se observa en los diagramas de concordia (Fig.12).
17
Figura 11. Gráfica de probabilidad de edades de circones de dos muestras correspondientes a la Formación Arenisca Dura. Para TM18-12 la edad más joven datada fue de 652 Ma +/- 15.7 y la más antigua de 2752.5 Ma +/- 31.8. En TM18-07 la edad más reciente es de 601.5 Ma +/- 20 y la antigua de 2690.1 Ma +/- 37.7
18
Figura 12. Diagramas de Concordia para las muestras TM18-07 y TM18-12.
19
7 Contribución a la Geo-ruta Tygüa Magüe
Con los resultados anteriores se realizó un aporte en la construcción de una geo-ruta,
donde se divulgó brevemente los resultados más importantes y llamativos para un
público no especializado en geología. El proyecto “Geotrail del Ecoparque Tygüa
Magüe” se elaboró en conjunto con Moreno (2019) y Garzón (2019), por lo que el resto
de información de la geo-ruta (geotrail) está repartida en estos otros dos trabajos. La
ruta consiste en cuatro paradas, a continuación se muestra la ubicación de cada una:
Figura 13. Geo-ruta Bogotá-Tabio. Se sugiere comenzar el recorrido desde la Torre Colpatria en Bogotá y terminar el ecoparque Tygüa Magüe para poder realizar más actividades turísticas. El recuadro rojo señala la segunda parada, la cual es descrita
en este trabajo.
En el presente estudio se describe brevemente la segunda parada de la geo-ruta a
partir de la Figura 14. Cabe aclarar que antes de exponer las paradas, en el resultado
final de la geo-ruta hay una introducción que explica de una forma sencilla la formación
de las rocas sedimentarias y qué es una unidad geológica, con el objetivo de
contextualizar al lector. En el siguiente texto se encuentra la descripción de la segunda
parada:
20
En esta parada, hacia el noroccidente, encontramos la Serranía de Tabio - Tenjo, que
En esta parada, hacia el noroccidente, encontramos la Serranía de Tabio - Tenjo, abarca
la Peña de Juaica. En el lugar se distingue en la literatura científica dos grupos distintos
de rocas. El cerro expuesto al suroeste de la imagen corresponde a las rocas nombradas
como Arenisca Dura y al noreste se encuentra Plaeners. La principal diferencia entre
estas rocas es el tamaño de las partículas que las componen, Arenisca Dura presenta
tamaños de grano más grandes que Plaeners, alrededor de 2 mm a 0.063 mm. Además,
las rocas de Arenisca Dura, como su nombre lo indica tiene una dureza muy alta, son
muy compactas y sus colores varían entre blanco y beige, mientras que las de Plaeners
son “suaves” con colores marrones a grisáceos.
Ahora bien, hace millones de años las condiciones ambientales en que se formaron las
unidades geológicas mencionadas eran diferentes a las que se observan en la actualidad.
Las rocas de las Formaciones Arenisca Dura y Plaeners se formaron cuando ciertas
zonas de Colombia estaban cubiertas por un mar poco profundo (Fig. 15) que luego fue
desplazado por el levantamiento relativo del continente.
SW NE
Figura 14. Segunda Parada del Geotrail. Vía Tenjo-Tabio. Coordenadas: N 4°52´3.9´´ W
74°7´31.2’’. Altura sobre el nivel del mar: 2585 m.
21
Figura 15. Ejemplo de un mar poco profundo en la costa
Caribe colombiana. Fuente imagen: www.rcnradio.com
22
8 DISCUSIÓN
8.1 Petrografía
La clasificación petrográfica de la Formación Arenisca Dura coincidió con una litología
enriquecida en cuarzo, siendo consistente con una derivación de fuente cratónica
puesto que la parte interior de los cratones estables son las más ricas en cuarzo
(Quezada, 2010). Otro factor que pudo haber favorecido el enriquecimiento en
fragmentos estables son las altas tasas de meteorización que se asocian al clima
tropical de Colombia (Saylor et al., 2010). Más aún, los resultados petrográficos
graficados en los diagramas de procedencia indicaron que el cuerpo geológico de
donde proceden los sedimentos es el interior de un cratón (Figura 9 y 10). El cratón
suramericano más cercano a la zona donde se formaron las rocas de la Formación de
interés es el escudo de Guyana, por lo que puede ser el cuerpo de origen de los
sedimentos. Por otra parte, el tamaño de grano fino a muy fino que caracteriza esta
unidad apoya un ambiente de baja energía, el cual según Peréz & Salazar (1978) es
una llanura de marea.
8.2 Tipología externa
La morfología externa de los circones complementa y apoya la hipótesis de que los
sedimentos de la Formación Arenisca Dura provinieron de un cratón. La redondez de
los circones encontrados es alta, hay varios cristales a los que no es posible reconocer
las caras cristalinas, indicando una larga distancia de transporte y una fuerte abrasión.
No obstante, fue posible identificar los bordes de algunos circones, sugiriendo que la
distancia a la fuente cratónica no es demasiado larga o que los circones provinieron
tanto de zonas proximales como lejanas del cratón estable. Por otra parte, la
elongación es una buena evidencia de potenciales fuentes (Osorio-Granada et al.,
2017). En este estudio se muestra una tendencia múltiple de alargamiento: se
encontraron circones relativamente alargados (relación longitud/grosor >3), los cuales
son asociados a un origen metamórfico de grado medio a alto y/o granítico (Osorio-
Granada et al., 2017). Asimismo, se evidencia también una fuente de bajo grado
metamórfico o ligada a retrabajamiento ya que en la unidad se observaron circones
redondeados y cortos (Osorio-Granada et al., 2017). Además, como se mencionó
previamente, la tasa de enfriamiento puede ser determinada por la elongación del
circón: entre más largo el cristal más rápido fue su enfriamiento (Osorio-Granada et
al., 2017). De modo que para algunos circones de la Formación se sugiere un origen
ígneo (volcánico o intrusiones someras). En Suramérica hay una fuente que presenta
las diversas litologías nombradas: el escudo de Guyana (Kalliokoski, 1965). Entre sus
litologías están gneises cuarzo-feldespáticos, anfibolitas, migmatitas, rocas graníticas
plutónicas y rocas clásticas sedimentarias, entre otros (Kalliokoski, 1965).
23
8.3 Edades detríticas U/Pb
Según la figura resumen del trabajo de Horton et al. (2011) (ver Figura 3 de Horton et
al., 2011), las edades que han sido reportadas para el escudo de Guyana se
encuentran en los siguientes rangos aproximadamente: en el Cámbrico desde 400 a
500 Ma y en el Proterozoico desde 900 a 1100 Ma, 1250 a 1350 Ma y 1400 a 2500
Ma. En la Figura 16 se observa que en los circones detríticos de la base de datos
geocronológica de Colombia (Corcho et al., no publicado) hay edades que pertenecen
al escudo guyanés y que, además, los picos resaltados coinciden con los picos
predominantes de los resultados del presente estudio. Esto apoya la hipótesis de que
el cratón aportó los circones de la Formación Arenisca Dura. Los trabajos previos que
han datado los circones detríticos de esta última son Hortón et al. (2010b) y Reyes-
Harker et al. (2015). También coinciden en que sus sedimentos provienen del escudo
de Guyana. Incluso, las edades de Hortón et al. (2010b) y Reyes-Harker et al. (2015)
presentan un patrón similar a las obtenidas en este trabajo (Fig. 17): las edades
obtenidas son en menor porcentaje del Cámbrico-Ordovícico y Neoproterozoico, y en
mayor cantidad del Meso-paleoproterozoico.
Asimismo, en la procedencia de la Formación Arenisca Dura no se encuentran edades
menores a 400 Ma, ninguno de sus circones podría representar una edad máxima de
deposición pues esta unidad se ubica estratigráficamente en el Cretácico Superior.
Considerando que el episodio magmático del Jurásico fue muy extenso por Colombia,
es extraño que no haya sido registrado en los circones de esta unidad ¿Cuál barrera
pudo impedir el registro de circones jóvenes? El gap de edades no ha sido resuelto
con certeza, sin embargo, Horton et al. (2010b) interpreta la falta de edades jóvenes o
de ocurrencia de edades sindeposisionales debido a una historia amagmática de la
extensión del Mesozoico en la Cordillera Oriental o una génesis principal de magmas
máficos que no contenían circones durante la extensión.
8.4 Geotrail
El turismo geológico en Colombia es escaso y las instituciones educativas enseñan
precariamente sobre geología en Colombia. Brindar el conocimiento básico geológico
es importante para garantizar la conservación del patrimonio geológico. De modo que
la contribución a la comunidad es la construcción de un sendero geointerpretativo
(geotrail) que se presentó en conjunto con Diego Moreno y Camilo Garzón, cuyos
trabajos (Moreno, 2019 y Garzón, 2019) muestran el resto de información del sendero.
En este se divulgó brevemente conocimientos básicos de geología y de la evolución
geológica de la Sabana de Bogotá.
24
Figura 16. Comparación entre la firma de edades detríticas de la Base de Datos Geocronológica de Colombia (Corcho et al.,no publicado aún) con los datos del presente estudio. En la comparación sólo se tuvo en cuenta edades mayores a 500 Ma y menores a 3000 Ma puesto que los rangos poblacionales de las edades analizadas en este trabajo se encuentran en ese espectro. Los recuadros naranjas indican los picos principales que coinciden entre los dos diagramas.
25
Figura 17. Comparación entre las firmas de edades obtenidas en los trabajos de Horton et al., 2010, Reyes-Harker et al., 2015 y el presente trabajo (TM18-12 y TM18-07) para la Formación Arenisca Dura. Los recuadros naranjas señalan los principales picos que coinciden entre los tres estudios.
Horton et al., 2010b
Reyes-Harker et al., 2015
26
9 CONCLUSIONES
Los resultados petrográficos indican que los sedimentos de la Formación Arenisca
Dura provienen del interior de un cratón estable. El estudio tipológico sugiere litologías
que se encuentran en el escudo de Guyana. Por tal motivo, se concluye que la fuente
potencial para los circones de la Formación Arenisca Dura es este el escudo. Además,
las edades de U/Pb obtenidas coinciden con edades presentes en este cratón y con
trabajos realizados para Formaciones del Cretácico Superior (Horton et al., 2010b;
Reyes-Harker et al., 2015). Sin embargo, con el estudio surge la inquietud por saber
la razón de que en la unidad geológica no hayan presente circones con edades
menores a 400 Ma. Por lo tanto, para trabajos futuros se recomienda estudiar con
mayor exactitud la paleogeografía del Cretácico Superior, con el fin de encontrar una
respuesta a la incógnita del gap de edades.
27
10 AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a mi familia por su incondicional apoyo durante este proceso. Este
trabajo no hubiera sido posible sin ellos. De manera especial agradezco a mi directora
de tesis Yamirka Rojas por darme la oportunidad de haber estado aprendiendo en los
laboratorios de la universidad de Rochester y por guiarme en este proyecto, al igual
que mi co-directora Natalia Pardo. Un especial agradecimiento para José Bernando,
dueño del ecoparque Tygüa Magüe, a Lucero y Dáiro por su hospitalidad y por facilitar
el ingreso a estas instalaciones. Agradezco al profesor Mauricio Ibañez, al técnico de
laboratorio Jacob Dustin y al estudiante de Doctorado Federico Moreno por su asesoría
en los análisis de las dataciones y su hospitalidad en Rochester. Agradezco a Ivette y
a Cristian, especialmente a Ivette por haber sido un apoyo tanto en mi trabajo de
laboratorio como emocional. Finalmente agradezco a mis queridos amigos por estar
siempre a mi lado.
28
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