SEDIMENTOLOGÍA Y ESTRATIGRFÍA DE LAS FORMACIONES PARANÁ, ITUZAINGÓ, TOROPÍ , YUPOÍ y PUELCHES (MIOCENO MEDIO), MESOPOTAMIA DE ARGENTINA: consecuencias para la edad de las mismas Roberto TORRA Centro de Geociencias Aplicadas, Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional del Nordeste. Avda. Las Heras 727, 3500, Resistencia, Chaco, Argentina. Tel.: 54-3722-420076. Fax: 54-3722-428106. E-mail:

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ABSTRACT Sedimentology and stratigraphy of the Paraná, Ituzaingó, Toropí, Yupoí and Puelches Formations (Middle Miocene), Mesopotamia of Argentina: importance on their age. Previous studies on the Paraná, Ituzaingó, Toropí, Yupoí and Puelches Formation concluded that the Paraná Formation is Miocene (marine), the Ituzaingó Formation is Upper Pliocene-Lower Pleistocene (fluvial),

the Toropí and Yupoí Formations are Upper Pleistocene

(continental) and the Puelches Formation is Pliocene to Pleistocene in age (fluvial). The sedimentologic study of the Ituzaingó Formation led me to consider that all Formations treated here may attributed to one marine sedimentary event and that they are different lithofacies from a shallow marine depositional system. Several internal marine sedimentary structures were recognized at the sand beds of Ituzaingó Formation such as reactivation surfaces, herringbone cross stratification, flaser bedding, tidal bundles, bipolar cross stratification and climbing ripple lamination. The deposition of such sedimentary deposits could have ocurred in the Middle Miocene and probably are the product of the very vast Miocene Sea transgression (“the Paraná Sea”). Later diagenetical processes modified and obscured some important physical and chemical characteristics of the outcroping sediments. Perhaps a single sedimentary model explains the origin and the age of the all above cited Formations. A tide-dominated marine intertidal or subtidal pattern may account for the observed features.

Palabras claves: Sedimentología, Estratigrafía, Formaciones Paraná, Ituzaingó, Toropí, Yupoí, Puelches, Mioceno medio, Mesopotamia Key words: Sedimentology, Stratigraphy, Paraná, Ituzaingó, Toropí, Yupoí, Puelches Formations, Middle Miocene, Mesopotamia

INTRODUCCIÓN

El objetivo del presente trabajo es proponer un nuevo modelo sedimentario para el origen de las Formaciones Paraná, Ituzaingó, Toropí, Yupoí y Puelches situadas en el Terciario superior

hasta Cuaternario de la Mesopotamia y subsuelo del sur de las Provincias de Santa Fé y Entre Ríos y norte de la Provincia de Buenos Aires. Desde los tiempos en que D’Dorbigny visitó esta región (1846) las arenas aflorantes en la ribera izquierda de la margen del Río Paraná y Paraguay fueron motivo de estudio. Entre los principales investigadores de la geología de estas arenas pueden citarse a Bonarelli y Longobardi (1929), Castellanos, (1965), De Alba, (1953), Frenguelli (1924), Herbst (1969, 1971), Herbst et al. (1976), Herbst y Santa Cruz (1985, 1995), Jalfin (1988), Orlando (1949) y Zabert y Herbst (1977). Las opiniones de estos autores fueron siempre coincidentes en el sentido del origen atribuido a estas unidades como así también a la edad de las mismas. El autor trabajó sobre estas formaciones desde 1994 hasta 1999 empleando metodologías de campaña y gabinete, en especial estudios sedimentológicos de detalle como arquitectura, medición de paleocorrientes, granulometría, petrografía, morfoscopía, MEB, difractometría y cartografía digital por medio de teledetección. Asímismo realizó un minucioso estudio de la bibliografía existente sobre las unidades en cuestión. El presente autor intenta en este trabajo esbozar un nuevo modelo sedimentológico con consecuencias estratigráficas. El área de estudio puede observarse en la Figuras 1 y 2.

DESCRIPCIÓN Las sedimentitas de la Formación Paraná están constituidas en su zona tipo (ciudad de Paraná), por capas de arcillas castañas verdosas, en capas masivas de 0,20 a 4,0 m. de espesor con intercalaciones de arenas friables finas a muy finas, bien seleccionadas de color blanquecino a gris claro cuando están inalteradas y castaño, amarillo-rojizo cuando se presentan parcialmente ferricretizadas (0,40 a 1,20 m. de espesor). Este fenómeno de ferricretización se produjo por alteración de pequeños clastos de óxidos de hierro (magnetita), y generalmente aparece en las capas superiores de los horizontes de pelitas masivas en los cuales se hallan intercalados en concordancia estructural. En estas capas de pelitas se encontró una abundante asociación de invertebrados fósiles que indican un ambiente marino litoral somero de aguas posiblemente cálidas (Del Río, 1991). La potencia estimada del conjunto aflorante oscila en los 30 metros, aunque continúa en el subsuelo (Gentili y Rimoldi, 1979, Russo, et al., 1979). Las pelitas con intercalaciones de arenas finas de la Formación Paraná afloran en las barrancas de la ciudad de Paraná y se extienden hacia el sur y norte del área estudiada por distancias aún no precisadas con

exactitud. Supuestamente infrayacen en discordancia de erosión a la Formación Ituzaingó (Aceñolaza, 1976, Herbst, 1969, 1971, Herbst y Santa Cruz, 1985, 1995, Iriondo y Rodríguez, 1972). La Formación Paraná ha brindado restos fósiles de invertebrados como por ejemplo Ostrea parasitica d’Orb., Ostrea patagonica d’Orb., Aequipecten paranensis, d’Orb., etc. Del Río, (1991), revisó la asociación fosilífera y concluyó en atribuirles una edad Mioceno Medio. Herbst, et al, (1976) y Zabert y Herbst, (1977), también estudiaron en detalle la microfauna y la macrofauna de la Formación Paraná concluyendo en atribuirles una edad Mioceno Superior. Las arenas y pelitas de la Formación Ituzaingó se extienden desde la localidad de Ituzaingó (provincia de Corrientes) hasta la ciudad de Paraná (provincia de Entre Ríos), además de aflorar en el sector sudoccidental del Paraguay y haber sido reconocidas en el subsuelo de la ciudad de Resistencia (Torra, 1994) (véase las Figura 2). Están constituidas por una litofacies predominantemente silicoclástica de arenas friables finas a muy finas, bien seleccionadas, de colores blanquecinos o gris claro cuando se encuentran inalteradas y castaño, negro, púrpura, amarillo o rojizo cuando sufrieron procesos de ferricretización. En este caso, por efecto del cemento ferruginoso están convertidas en areniscas. Sin embargo su extensión vertical y horizontal es muy reducida comparada con la de las arenas friables las que constituyen más del 90% de la sucesión. Este fenómeno de ferricretización dio lugar a una capa endurecida de areniscas que corresponde a un “duricrust ferruginoso”, el cual solamente afecta las capas superiores y posee un espesor variable de 1 a 30 metros siendo a veces su distribución espacial “arrosariada”. El conjunto aflorante presenta sobreimpuesto un proceso de calcretización moderno. Los fenómenos de ferricretización y calcretización, serían de edad Pleistoceno superior-Holoceno temprano (Torra, 1998d). Delgadas capas arcillosas se intercalan entre los estratos de arenas friables, con potencias del orden de pocos centímetros (1-5) hasta 60-80 centímetros y excepcionalmente alcanzan valores de 4 metros, con forma lenticular y por tramos cortos de no más de 200 metros. Según la clasificación de Folk et al., (1974), las arenas finas corresponden a una cuazarenita (Torra, 1997a, 1998a,b). El estudio preliminar difractométrico de las arcillas reveló que las que se encuentran inalteradas posen un predominio de illita mientras que las alteradas por ferricretización y calcretización poseen cantidades variables de esmectitas, caolinita y cuarzo, sin illita. Desde el punto de vista estructural, las arenas finas de esta litofacies presentan varias estructuras internas de relevancia.

Hasta la fecha sólo se había reconocido en ellas estratificación “entrecruzada” y se le había conferido una origen fluvial (De Alba, 1953, Herbst, 1971, Herbst, et al., 1976, Herbst y Santa Cruz, 1985, 1995). Jalfin, (1988) reconoció las siguientes litofacies en la localidad de Empedrado: “areniscas con estratificación cruzada planar (Sp), areniscas con estratificación horizontal (Sh), areniscas macizas (Sm), areniscas con estratificación linguoide (St), pelitas con laminación paralela (Fl), limolitas macizas con moluscos dulciacuícolas (Fcf), y conglomerados macizos (Gm)”. Interpretó estas litofacies como de origen fluvial perteneciente a un sistema entrelazado (“braided”) de tipo Platee. Hasta la fecha no han aportado fósiles guías salvo las menciones de Herbst, (1971), Herbst y Santa Cruz, (1985) y Jalfin, (1988) de restos de pelecípodos dulceacuícolas (fósiles ambientales) situados en la parte más alta de la sucesión justo en el límite con las Formaciones Toropí y Yupoí o cerca del horizonte de suelos A. Se debe destacar que estos fósiles tienen un biocrón muy extendido (Terciario inferior a la actualidad). Se trata de los moluscos: Diplodon aff delodontus (Lamark), Anodontites aff., Trapesialis susannae (Gray), Annodontites? sp y Mycetopoda herbsti Morton. Nuevos estudios interpretaron a la antes citada estratificación “entrecruzada” como correspondiente a estratificación cruzada tangencial simple o doble, la cual es predominante y se halla presente tanto en las capas alteradas (areniscas ferruginosas) como en las inalteradas (arenas friables) aspecto que parece irrelevante pero que antes no había sido notado (Torra, 1998a,f, 1999a). Este tipo de estructura es común en varios ambientes sedimentarios como el litoral marino, el fluvial, el aluvial y el eólico. Por lo tanto no resulta aconsejable emplearla como diagnóstica de ambientes depositacionales, a menos que esté acompañada por fósiles característicos (Prothero, 1990, Prothero y Schwab, 1997, Tucker, 1994). Los estudios de detalle de arquitectura realizados por el presente autor, revelaron la presencia de otras estructuras sedimentarias internas no indicadas con anterioridad como las siguientes: superficies de reactivación, estratificación curvada (“hummocky cross stratification”) estratificación hueso de arenque

(“herringbone cross stratification”), haces mareales (“tidal

bundles”), “bipolar cross stratification”, “flaser beddings”, “lenticular beddings”, “bundled cross beddings” y diferentes tipos de laminaciones ondulíticas entre las que predominan las variedades ascendentes o cabalgantes (“climbing ripple lamination”) (Torra, 1997a,b, 1998a,b,c,f, 1999a) (véase la Figura 3).

Varias de estas estructuras, especialmente “herringbone cross stratification”, se encuentran asociadas con sedimentos arenosos bien seleccionados depositados en ambientes de mares litorales someros y producidas por la acción de las corrientes mareales (Prothero, 1990, Prothero y Schwab, 1997, Tucker, 1994). Para estos autores, la aludida estructura es diagnóstica del ambiente peritidal al igual que los haces mareales (“tidal bundles”). El estudio de paleocorrientes realizado sobre la estratificación cruzada tangencial simple y doble (“sigmoide”) desde Ituzaingó hasta Paraná, reveló sistemáticamente un modelo de rosas de paleocorrientes de diseño “bimodal bipolar” (Torra, 1998c,e), el cual difiere con el modelo “unimodal” (típicamente fluvial) propuesto por Iriondo y Rodríguez, (1972), llevado a cabo en un área reducida de la provincia de Entre Ríos (entre Pueblo Brugo y La Paz). El espesor promedio aflorante de la Formación Ituzaingó en superficie es de 10 a 15 metros aunque continúa en profundidad hasta más de 230 metros (Torra, 1998a,b, 1999a), siempre con las mismas características sedimentológicas como se desprende del estudio del “log” correspondiente (Torra, 1998a, 1999a). Pasa transicionalmente a sedimentos similares portadores de microfauna de edad Miocena (Herbst y Santa Cruz, 1985) de la Formación Paraná sin mediar discordancia (Torra, 1997a, 1998a,b, 1999a), como en el caso de la Perforación Corrientes Nº 1 (INCYTH, 1977). Esto ocurre aproximadamente a los 169 metros de profundidad. En la Perforación Santa Lucía, a 150 km. al sur de la ciudad de Corrientes, los restos fósiles marinos aparecen a sólo 59 metros de profundidad, en sedimentitas de similares características texturales (Herbst y Santa Cruz, 1985). Este conjunto de arenas y pelitas, constituye una típica sucesión heterolítica, conformada por capas de arenas finas friables bien clasificadas y capas de pelitas (Torra, 1998a,b, 1999a). En el norte de la Mesopotamia predominan las facies arenosas (7:3) mientras que en la Provincia de Entre Ríos, a la altura de la ciudad de Paraná, predominan las pelitas sobre las arenas (6:4). En el subsuelo del sur de Santa Fé y norte de la provincia de Buenos Aires, predominan las arenas (7:3) (Torra, 1998a,c, 1999a). Las Formaciones Toropí y Yupoí yacen concordantemente sobre las capas de arenas finas de la Formación Ituzaingó sin mediar discordancia de erosión y en perfecta continuidad litológica. Están representadas por horizontes de pelitas macizas castaño claro o gris de 1 a 2 metros de espesor con delgadas intercalaciones de arenas finas ferricretizadas de 10 a 20 centímetros de potencia. Su espesor máximo medido es del orden de los cuatro metros (Torra, 1998d, 1999a).

Composicionalmente están constituidas por una mezcla de fracciones limo-arcillosas con una pequeña participación de arena muy fina (10%) (Torra, 1999b,c). Su distribución geográfica concuerda exactamente con los afloramientos de la Formación Ituzaingó lo que induce a suponer cierta relación depositacional (Torra, 1999a). Los restos de vertebrados fósiles hallados por Herbst, (1969, 1971), Herbst, et al., (1976), pueden también interpretarse de otra forma como lo propusiera Torra, (1998d) y no necesariamente ser considerados autóctonos de estos sedimentos dadas sus características de yacencia prácticamente en superficie y su edad muy reciente. En otras palabras, estos mamíferos murieron sobre los sedimentos hace unos 11.500 años y por ello descansan sobre los mismos (Torra, 1998d, 1999a). La Formación Puelches, del subsuelo de la provincia de Buenos Aires y subsuelo del sur de la provincia de Santa Fé, está representada por una litofacies arenosa mediana a fina, bien seleccionada, bien redondeada y delgadas intercalaciones de pelitas, aunque a veces potente (varios metros), que infrayacen sedimentos Cuaternarios y presumiblemente suprayacen a los sedimentos de la Formación Paraná (Santa Cruz, 1972). Santa Cruz, (1972), propuso que la Formación Puelches estaría separada por discordancias en su techo por los sedimentos Pampeanos de edad Cuaternaria y en su base, también en discordancia, suprayaciendo a las pelitas verdosas de la Formación Paraná. Torra, (1998a,b,d, 1999a) interpreta que la supuesta discordancia de la Formación Puelches con la infrayacente Formación Paraná es solo un cambio de facies. Con respecto a la discordancia que separa la Formación Puelches con el Cuaternario continental está de acuerdo (Torra, 1998b). Debe mencionarse que sobre las cinco unidades descriptas cuando estas son techo de la sucesión y afloran, yace sobre estas en discordancia erosiva casi plana un cuerpo de distribución irregular mantiforme de composición limosa castaño claro o castaño oscuro sin estructuras sedimentarias internas reconocibles megascópicamente, de espesor variable según sea el relieve sobre el cual se haya acumulado, pero que, en general,

promedia 2 a 4 metros.

Como

característica principal presenta concreciones lenticulares carbonáticas centimétricas a decimétricas, producidas por un proceso de calcretización Cuaternario. Estos escasos depósitos terrígenos continentales presentes en el área considerada pertenecerían al Cuaternario sensu lato. Su participación va en aumento desde el norte de Corrientes (prácticamente inexistente) hacia el sur donde en la Provincia de Buenos Aires su espesor y continuidad lateral y vertical es manifiesta (Cortelezzi, et al., 1997, Torra, 1999a).

INTERPRETACIÓN

Las unidades geológicas mencionadas presentan texturas y estructuras sedimentarias internas semejantes. Solamente existirían variaciones en el espesor de las litofacies, ya sean pelíticas o arenosas. Se ha observado que no existe discordancia erosiva entre las mismas, mientras que si se observa una continuidad litológica en todas las localidades características observadas en detalle como por ejemplo Empedrado, Manuel Derqui, Bella Vista y Arroyo el Sombrero en la provincia de Corrientes, Piedras Blancas, Hernandarias y Pueblo Brugo en la Provincia de Entre Ríos (Torra, 1997a, 1998a,b,c,f), como así también en la Isla del Cerrito en la Provincia del Chaco (Torra, 1999a). La asociación de estructuras sedimentarias primarias reconocidas en las arenas finas de la Formación Ituzaingó desde la localidad de Ituzaingó hasta la ciudad de Paraná, se habrían formado por la acción de flujos turbulentos bidireccionales producidos por mareas, mareas y olas y/o mareas, olas y tormentas en un ambiente marino litoral somero (peritidal) de acuerdo con las evidencias aportadas por las estructuras internas reconocidas (Torra, 1998a,f, 1999a). Los vertebrados fósiles hallados en las Formaciones Toropí y Yupoí se encuentran en los sedimentos del Cuaternario limoso castaño claro con tosca y, eventualmente, si estuvieran en la parte cuspidal de las pelitas, pueden interpretarse como que los mismos fueron atrapados y hundidos en ellas en las épocas húmedas del Pleistoceno superior-Holoceno (Torra, 1998d). La presencia de elementos fósiles dulciacuícolas en la parte cuspidal de la secuencia (Herbst y Santa Cruz, 1985, Jalfin, 1988) es interpretada como restos alóctonos de estas sedimentitas que los portan, es decir no son singenéticos con la depositación de los sedimentos estudiados. La presencia de restos de vertebrados fósiles de reciente data (11.500 años AP) son interpretados de la misma manera (Torra, 1998d). Las sedimentitas sobre las cuales yacen estos restos fósiles (Formaciones Toropí y Yupoí) son interpretadas como depósitos de mar abierto relacionados con el ambiente peritidal propuesto (Torra, 1999b,c). La Tabla 1 presenta un resumen de la interpretación propuesta en éste trabajo.

Tabla 1. Comparación entre los orígenes y edades aceptados y los propuestos en este trabajo UNIDADES

ORIGEN

EDAD ACEPTADA

ACEPTADO Fm. Yupoí

Continental

Pleistoceno superior

ORIGEN

EDAD

PROPUESTO

PROPUESTA

Plataforma marina

Mioceno medio

(tempestitas) Fm Toropí

Fm. Puelches

Continental

Fluvial

Pleistoceno medio-

Plataforma marina

alto

(tempestitas)

Pleistoceno

Peritidal

Mioceno medio

Mioceno medio

(sucesión heterolítica) Fm. Ituzaingó

Fluvial

Plioceno superior-

Peritidal

Pleistoceno inferior

(sucesión

Mioceno medio

heterolítica) Fm. Paraná

Marino

Mioceno medio -

Peritidal

superior

(sucesión

Mioceno medio

heterolítica)

CONCLUSIONES

Las Formaciones Paraná, Ituzaingó, Toropí, Yupoí y Puelches corresponden a un ambiente sedimentario de depositación peritidal no excluyendo el ambiente de plataforma marina (“offshore deposits”) para las Formaciones Toropí y Yupoí, con cambios laterales de litofacies que producen una interdigitación entre las arenas finas y las pelitas de las formaciones Ituzaingó, Paraná y Puelches. Las evidencias aportadas para la sustentación de esta tesis son: •

Similitud composicional y textural de las arenas presentes en las unidades tratadas,

•

Similitud de estructuras internas en las capas de arenas de la Formación Ituzaingó y Paraná,

•

Concordancia estructural entre las unidades estudiadas,

•

Ubicación vertical de la sucesión en similares cotas topográficas y valores de subsuelo,

•

Estrecha relación espacial de las unidades estudiadas,

•

Estructuras internas diagnósticas en las facies arenosas, especialmente la presencia de superficies de reactivación, estratificación cruzada sigmoide, haces mareales, estratificación hueso de arenque y estratificación “flaser”,

•

Carácter completamente heterolítico de la sucesión, tanto en los afloramientos como en subsuelo para las Formaciones Paraná, Ituzaingó y Puelches,

•

Diseño bimodal bipolar de paleocorrientes,

•

Similitud composicional, textural y dispocición de yacencia de las Formaciones Toropí y Yupoí con depósitos de mar abierto (Torra, 1999b,c)

•

Los supuestos contactos entre las unidades tratadas no son erosivos y la continuidad y expresión textural de las Formaciones estudiadas son similares (Torra, 1997a,b, 1998a,c,d,f, 1999a). Por lo tanto, estas unidades geológicas podrían constituir los depósitos de un solo episodio

depositacional correspondiente a los distintos subambientes del dominio peritidal y plataforma continental (Prothero y Schwab, 1997) (véase el Cuadro 1). El sistema de sedimentación que habría producido estas capas de arenas supermaduras asociadas con capas pelíticas desarrolladas en el oeste y norte de la Mesopotamia, sur de Santa Fé (subsuelo) y norte de la Provincia de Buenos Aires (subsuelo) y sur del Paraguay, sería el de planicies mareales, mientras que parte de las pelitas (Formaciones Toropí y Yupoí) se habrían depositado en etapas de mar alto. En esta última instancia podrían haberse producido los depósitos de plataformas (“offshore deposits”) especialmente aplicable a las facies de las Formaciones Toropí y Yupoí por las características composicionales, texturales y de yacencia similares que presentan (Torra, 1999b,c). Todo el conjunto (las cinco unidades tratadas) estaría vinculado con la transgresión marina del Mar Paranense (Räsänen et al., 1995, Ramos y Alonso, 1995). La depositación de estas unidades se habría producido en un corto período de tiempo, durante la transgresión del Mar Paranense en el Mioceno Medio (Serravalian-Langhian, Haq y Van Eysinga, 1998) ya que constituyen un único litosomo (Krumbein y Sloss, 1969), espacial y genéticamente relacionado (Torra,1998a,b, 1999a,b,c). Finalizada la transgresión Paranense, la comarca actuó como elemento positivo durante el ¿Mioceno superior?, Plioceno y Cuaternario como lo prueban la falta de depósitos de esta edad en gran parte de la Provincia de Corrientes y Entre Ríos (Torra, 1999a). En la ciudad de Resistencia, existen 20 metros de sedimentos loessoides antes de ingresar a la sucesión heterolítica de la Formación Ituzaingó (Torra, 1994, 1999a) hecho explicable por la presencia del lineamiento Paraná-Paraguay.

AGRADECIMIENTOS

Deseo dejar constancia de mi agradecimiento al Sr. Decano de la Facultad de Ingeniería, Ing. Mario Bruno Natalini, quien avaló el subsidio ganado por concurso para la realización de

este trabajo como asimismo su apoyo para la realización de trabajos de campaña y de laboratorio. También deseo expresar mi más sincero agradecimiento al Dr. Gerardo E. Bossi, Director del Instituto de Estratigrafía y Geología Sedimentaria Global (IESGLO) dependiente de la Universidad Nacional de Tucumán por sus enseñanzas acerca del reconocimiento y estudio de las estructuras sedimentarias internas en campaña y permiso para el empleo de equipos y “softwares” del Laboratorio de Sedimentología.

LISTA DE TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO

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