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NUEVAS CONSIDERACIONES SOBRE LA PETROGENESIS DE LOS GRANITOIDESDEL ARCO VOLCÁNICO CRETÁCICO DE CUBA CENTRAL

(REGIÓN DE LAS VILLAS)

Kustrini Sukar(1)

Mireya Pérez(2)

Instituto de Geología y Paleontología. Vía Blanca y Línea del Ferrocarril. San Miguel del Padrón. Ciudad de LaHabana. 11000 Cuba. E-mail: (1) [email protected] (2) [email protected] RESUMEN Se presentan en este trabajo nuevos datos geológicos y petroquímicos de los granitoides del arco volcánico cretácicode Cuba Central (región de Las Villas). En esta región fueron establecidas anteriormente dos formaciones de estosgranitoides: gabro-plagiogranítica (Albiano-Cenomaniano) y granodiorito-granítica (Cenomaniano-Campaniano)(Sukar, 1991; Sukar y Pérez, 1992, 1997). La formación gabro-plagiogranítica está integrada por granitoidescalcoalcalinos sódicos que afloran dentro del complejo anfibolítico Mabujina. Son rocas de composición, desde ladiorita hasta el plagiogranito, que se caracterizan por sus valores relativamente bajos de K2O (< 1%) y K2O/Na2O(< 0.25) así como la baja concentración de las tierras raras (15 veces el valor de los condritos) cuya relación deLa/Yb es de 5.5 a 32.8. La formación granodiorito-granítica está integrada por granitoides calcoalcalinos potásico-sódicos de composición, desde la diorita hasta el granito, los cuales forman grandes cuerpos emplazados en el límiteentre el complejo volcánico-sedimentario cretácico y el complejo Mabujina. Sus principales rasgos geoquímicos son:el alto valor de K2O (>1%) y K2O/Na2O (>0.25) así como una mayor concentración de las tierras raras (40 veces elvalor de los condritos) con el valor de La/Yb: de 11.8 a 12.5.Los estudios geológico-petroquímicos realizados posteriormente por Sukar y Pérez (1998) revelaron la presencia deuna tercera formación, más antigua: plagioriolito-plagiogranítica (Neocomiano?). Esta formación está integradaprincipalmente por los plagiogranitos toleíticos sódicos que se emplazan dentro de la Fm. Los Pasos (sección inferiordel complejo volcánico-sedimentario cretácico). Estos plagiogranitos se caracterizan por un alto contenido de SiO2(73-78%) con valores muy bajos de K2O (< 0.7%) y K2O/Na2O (<0.2) así como los patrones de TR planos (La/Yb esde 1.5 a 2), los cuales hacen comparables con los granitoides toleíticos del estadio inicial de arco volcánico (Jakes yGill, 1970) o los granitoides de arco de isla primitivo (PIA) reconocido por primera vez por Donnelly y Rogers(1967). Esta fuerte variación petro-geoquímica de los granitoides, observada desde la formación más antigua(plagioriolito-plagiogranítica) hacía las más jóvenes (gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica), indica uncambio del quimismo del magma durante el Albiano y que, posiblemente, esta relacionado con un cambio de lapolaridad de subducción.

ABSTRACT

Cretaceous island arc granitoids are widespread in the Las Villas region, central Cuba, forming a discontinue beltextended around the north- and eastern portions of the Escambray metamorphic massif. In this region, two mainformations of these granitoids have been previously defined: gabbro-plagiogranitic (Albian-Cenomanian) andgranodiorite-granitic (Cenomanian-Campanian) formations (Sukar, 1991; Sukar and Pérez, 1992, 1997). Sodic (low-K) calc-alkalic granitoids, including gabbro, diorite, quartz diorite and tonalite, comprise one of these formations.These granitoids have low value of K2O (< 1 %) and K2O/Na2O (< 0.25). Their REE patterns show mild enrichmentin LREE (15 - 30 times chondrites) with relative depletion in HREE. The second formation is of the potasic-sodic(medium-K) calc-alkalic series and includes most large bodies of granitoids which range in composition from diorite,through quartz diorite, granodiorite, to granite. Compared to the first formation, the granodiorite-granitic formationhas higher value of K2O (> 1 %) and K2O/Na2O (> 0.25). Their REE patterns show moderate enrichment in LREE

(30 - 50 times chondrites) and depletion in HREE.Geologic- and petrochemical study realized later (Sukar and Pérez, 1998) in Las Villas region reveals the presence ofearliest third granitoid formation: plagioriolite-plagiogranitic (Neocomian?). The granitoids of this formation arecomposed mainly of sodic tholeiitic plagiogranites which are emplaced within the Los Pasos formation (the lowestsection of the cretaceous volcanic complex). Their distinguishing features are the very high SiO2 content (73-78%)with very low values of K2O (< 0.7 %) and K2O/Na2O (< 0.2) as well as the flat REE patterns (La/Yb: 1.5 - 2) withlow REE concentrations (10 – 20 times chondrites), which are typical of island arc tholeiitic or primitive island arcseries. This strong variation of the petrochemical features of granitods which occurred from the earliest formation tothe others (gabbro-plagiogranitic and granodiorite-granitic) indicates the changes in the chemistry of arc magmasduring the Albian, which is possibly related to the subduction polarity reversal event. INTRODUCCIÓN En Cuba Central (región de Las Villas) los granitoides del arco volcánico cretácico, denominados tradicionalmente“granitoides del cinturón Manicaragua”, se encuentran ampliamente difundidos. En las etapas tempranas del estudiogeológico de esta región, estos granitoides fueron tratados inicialmente como formaciones post-orogénicas(Schurmann, 1935) o como formaciones batolíticas diferenciadas (Thiadens, 1937; Hatten et al.,1958; Semenov et al.,1968 y otros). En estas últimas, Thiadens (1937) y Hatten et al. (1958) incluyeron también las anfibolitas de Mabujina . A partir de 1980, como resultados de los trabajos del levantamiento geológico realizados a distintas escalas en laregión de Las Villas (Pavlov, 1970; Kantchev et al., 1978; Dublan et al., 1987 y otros), surgió un nuevo concepto queconsidera a los granitoides del cinturón Manicaragua como formaciones de un arco volcánico de edad CretácicoSuperior (Shein et al., 1985; Millán y Somin, 1985; Linares et al., 1986; ACC, et al.,1988 y otros). Los primerosintentos en abordar los problemas de la petrología de estos granitoides fueron los trabajos de Eguipko et al. (1984 ) yPérez et al. (1986). Más tarde, Sukar (1991) y Sukar y Pérez (1992, 1997) realizaron los estudios petrológicos másdetallados y establecieron dos formaciones de granitoides del arco volcánico cretácico: formación gabro-plagiogranítica (Albiano-Cenomaniano) integrada por los granitoides calcoalcalinos sódicos y formación granodiorito-granítica (Cenomaniano-Campaniano) compuesta por los granitoides calcoalcalinos potásico-sódicos. Posteriormente,Sukar y Pérez (1998) obtuvieron nuevos datos geológicos y petroquímicos que permitieron establecer una terceraformación, más antigua: plagioriolito-plagiogranítica (Neocomiano?). Los granitoides de esta formación, por susrasgos petro-geoquímicos, son comparables con los granitoides toleíticos del estadío inicial del arco volcánico otambién, con los granitoides de arco de isla primitivo (PIA). El propósito de este trabajo es presentar nuevos datosgeológicos y petroquímicos compilados de los granitoides del arco volcánico cretácico de la región de Las Villas, convistas a esclarecer la petrogénesis del propio arco en esta región. POSICIÓN GEOLÓGICA Y RASGOS GENERALES DE LOS GRANITOIDES En Cuba Central los granitoides del arco volcánico cretácico afloran fundamentalmente en su parte meridional,formando cuerpos de diferentes tamaños y dispuestos en una franja estrecha y alargada (de casi 100 Km de largo y unancho de 1 a 15 Km) que bordea al macizo del Escambray, en sus partes norte y este (fig. 1).

En la parte norte de la franja afloran los mayores cuerpos de granitoides, que son (de oeste al este) los macizos deManicaragua y Sipiabo, ambos emplazados en el límite entre el complejo volcánico-sedimentario cretácico y elanfibolítico Mabujina; el macizo de Sancti Spiritus, situado en el límite entre los depósitos cuartenarios y el complejoanfibolítico Mabujina; y el macizo de Las Tosas que aflora dentro del complejo anfibolítico, limitándose su partemeridional con el macizo de Escambray tectónicamente. Con el complejo vulcanógeno-sedimentario cretácico y lasanfibolitas de Mabujina los granitoides tienen contacto tanto intrusivo como tectónico. Todos estos macizos estáncompuestos de un conjunto muy amplio de rocas, desde diorita hasta granito y pegmatita (fig. 2). Su fase principalconsiste en diorita cuarcífera y granodiorita, que transicionan facialmente a diorita, tonalita y plagiogranito. Losgranitos leucocráticos son muy escasos y cortan las rocas de la fase principal. Las magmatitas más tardías estánrepresentadas por las vetas aplito-pegmatíticas atravesadas por diques de pórfido granítico, porfirita diorítica ylamprófido. Las dioritas cuarcíferas y granodioritas son las rocas predominantes. Las granodioritas son de color contonalidades claras: blanco grisáceo, blanco cremoso o gris muy claro con tonalidad verdosa (por epidota); en cuyamasa principal se destacan los cristales oscuros de hornblenda y biotita. Poseen una estructura masiva y la texturahipidiomórfica. Entre las granodioritas predominan las variedades biotítico-anfibólica hasta anfibólico- biotítica. Sucomposición se caracteriza por un contenido significativo de feldespatos potásicos (10-20 %), el contenido casi igualde biotita y hornblenda (5-7 %) y un mayor contenido de minerales accesorios (3 %) representados por la magnetita,apatito, esfena, zircón y raramente ortita y granate. La plagioclasa es el mineral principal (53 %) y está representadafundamentalmente por la andesina y, menos frecuentemente, la oligoclasa. El feldespato potásico consiste enmicroclina, en ocasiones, pertítica. El cuarzo (20 %) es alotriomórfico con extinción ondulante.

Las dioritas cuarcíferas están compuestas por plagioclasa zonada (andesina, 60-70 %), cuarzo (10-15 %), hornblenda(5-15 %) y biotita (3-5 %). Las tonalitas se diferencian de las dioritas cuarcíferas por su mayor contenido de cuarzo(25-30 %) y menor basicidad de las plagioclasas (oligoclasa-andesina). Los granitos leucocráticos forman vetillas contextura aplítica o alotriomórfica de grano fino. Con el aumento de su espesor aparece, en algunas partes, la texturaporfírica con la masa principal hipidiomórfica de grano fino a medio, observándose los fenocristales del cuarzo yfeldespato potásico. Su composición se caracteriza por el contenido igual del cuarzo, feldespato potásico y laplagioclasa ácida, con un bajo contenido de la biotita (3-4 %).Todos estos granitoides que integran los macizos Manicaragua, Sipiabo, Sancti Spíritus y LasTosas, por sus rasgospetro-geoquímicos, fueron incluidos en una formación ganodiorito-granítica (Sukar, 1991; Sukar y Pérez, 1992, 1997).Sus edades absolutas obtenidas por el método K - Ar fluctúan entre 70 y 100 ± 8 m.a. y por el método U-Pb son de 89± 2 m.a. (Hatten et al., 1988) y 93 ± 10 m.a. (Bibikova et al., 1988), las cuales corresponden al Cretácico Superior(Cenomaniano-Campaniano). En esta misma formación se incluyen también algunos granitoides que afloran dentro delas ofiolitas (al norte y noroeste de Santa Clara, al este de Placetas y en Tres Guanos), que por sus rasgos petro-geoquímicos son similares a los granitoides de los macizos antes señalados. En la parte meridional de la franja granitóidica se encuentran los pequeños cuerpos intrusivos que afloranexclusivamente dentro del complejo anfibolítico Mabujina con contacto intrusivo (fig. 1). Estos cuerpos intrusivos,integrados por rocas, desde la diorita hasta el plagiogranito (fig. 2), forman una franja estrecha discontinuada que sesitúa en la mitad oriental del campo de desarrollo del complejo anfibolítico Mabujina. Los granitoides son de colorblanco grisáceo hasta gris plateado, a veces con tonos verdosos. La roca predominante es la diorita cuarcífera que, aveces, esta cortada por el plagiogranito. La diorita, muy escasa, se encuentra atravesada por la diorita cuarcífera. Estadiorita cuarcífera, de grano fino a medio, posee con frecuencia una estructura bandeada (protogneísica) que consiste enla distribución ordenada de los máficos y las plagioclasas que se orientan paralelamente a la morfología de losxenolitos de anfibolitas encajantes, frecuentemente encontrados dentro de los granitoides. En su composición integranla plagioclasa zonada (60-70 %), el cuarzo (10-15 %), la hornblenda (5-15 %) y la biotita (3-5 %). Es característica laextinción ondulatoria del cuarzo y la formación de agregados granoblásticos de plagioclasa y hornblenda, en algunaspartes se observan las texturas de cemento formadas por agregados de feldespato y cuarzo, escamas de biotita y agregados de epidota. Los minerales accesorios (1%) son apatito, esfena y zircón. Estos granitoides, a veces, no

conservan su morfología primaria por estar cataclastizados y recristalizados. Unos pequeños bloques xenolíticos deestos granitoides (diorita) se encuentran incluidos dentro de los granitoides de la formación anterior granodiorito-granítica. Además, fue reportada (Stanik et al., 1981) la presencia de fragmentos y pequeños guijarros de esta dioritadentro de la Fm. Las Calderas (Albiano Superior-Turoniano). Por sus rasgos petro-geoquímicos, los granitoides de estegrupo se describen como la formación gabro-plagiogranítica (Sukar,1991; Sukar y Pérez, 1992, 1997). Sus edadesradiométricas son de 93 ± 10 m.a (por el método K-Ar) y 118 ± 10 m.a (por el método U-Pb, en Bibikova et al., 1988),las que corresponden al Cretácico medio (Albiano-Cenomaniano). Por último, se conocen otros granitoides que forman pequeños cuerpos dentro de la Fm. Los Pasos (sección inferiordel complejo volcánico-sedimentario cretácico), situada al norte del macizo de Manicaragua. Las observaciones delcampo señalan una relación primaria cogenética entre los granitoides y las vulcanitas, manifiesta en las intercalacionesimbricadas entre ambas rocas. Estos granitoides, por su composición, son plagiogranitos (fig. 2) que, junto con lasplagioriolitas de la Fm. Los Pasos, integran una formación plagioriolito-plagiogranítica. Esta última representaría elmiembro ácido de un magmatismo bimodal, anteriormente descrito por Díaz de Villalvilla (1988, 1997 y 1998) para laFm. Los Pasos. Los mayores cuerpos (6 x 1-1.5 y 2 x 0.5 Km) de estos plagiogranitos se sitúan al sur y al sudeste dela Loma Zambumbia. Sub-paralelamente al cuerpo principal se encuentran numerosos apoficies, con un ancho de 4-5 a200 m. Con los plagiogranitos se encuentran asociados unos cuerpos de gabroides que, probablemente, pertenecen almiembro básico del magmatismo bimodal antes señalado. Macroscópicamente, los plagiogranitos son rocasleucocráticas masivas de color gris claro, gris amarillo a gris verde, de grano fino a medio y raras veces grueso. Tantosu textura como su contenido de los minerales máficos varían rápidamente a pequeñas distancias. Además, secaracterizan también por la irregularidad con respecto a la granulometría de su textura y la distribución de losminerales máficos.Los plagiogranitos de grano grueso son de textura heterohipidiomórfica granular, cataclástica. Sus mineralesprincipales son la plagioclasa - albita (60 %), cuarzo (25-30 %) y hornblenda (5-10 %) y los minerales accesoriosrepresentados por el apatito, esfena y magnetita.Las variedades de grano medio a fino son rocas generalmente más melanocráticas con texturas ofíticas y granofíricasque transicionan mutuamente. Contienen hasta 20-30 % de minerales máficos totalmente alterados en clorita y epidota.Raramente se observan los relictos del piroxeno y el anfibol, dispuestos entre los prismas alargados de plagioclasa(albita, 40-50 %) que se distribuye en forma ofítica. Esta última se encuentra también incluida dentro del cuarzo (25-40 %) de manera poiquilítica y/o participa en entrecrecimientos granofíricos. En las texturas de transición hacia lasvariedades de grano grueso, los prismas plagioclásicos devienen en isométricos, perdiendo su aspecto ofítico; susentrecrecimientos granofíricos transicionan en granitos gráficos y los minerales máficos se agrupan en sectoresmelanocráticos, dando un aspecto moteado específico de las rocas.Las variedades leucocráticas de grano fino a medio están menos distribuidas y poseen texturas granofíricas y graníticasgráficas. A la formación plagioriolito-plagiogranítica se le atribuye condicionalmente una edad del Cretácico temprano(Neocomiano?), la cual corresponde a la edad estratigráfica de la Fm. Los Pasos (sección inferior del complejovolcánico-sedimentario cretácico).

GEOQUÍMICA Para caracterizar los rasgos principales de los granitoides del arco volcánico de Cuba Central fueron utilizadosdiferentes gráficos, construidos sobre la base de 105 análisis de los elementos mayores y 27 análisis de los elementostrazas. De ellos, 15 análisis de elementos mayores y 7 análisis de elementos trazas corresponden a la Fm. Plagioriolito-plagiogranítica, 30 análisis de elementos mayores y 11 análisis de elementos trazas a la Fm. Gabro-plagiogranítica y 60análisis de elementos mayores y 9 análisis de elementos trazas a la Fm. Granodiorito-granítica. En la Fm. Plagioriolito-plagiogranítica se incluye condicionalmente una muestra de gabro genéticamente asociado a esta formación. Losanálisis más representativos de los elementos mayores de los ganitoides están expuestos en las Tablas 1, 2, y 3.

TABLA 1. ELEMENTOS MAYORES DE LA FM. PLAGIORIOLITO-PLAGIOGRANÍTICA.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SiO2 47.10 68.16 73.16 74.56 75.17 75.76 75.80 75.92 76.16 78.54

TiO2 0.74 0.47 0.40 0.37 0.00 0.28 0.25 0.32 0.28 0.14

Al2O3 20.62 15.25 12.93 12.93 13.16 11.98 12.39 12.48 12.73 11.66

FeO3 5.19 2.39 1.49 1.19 1.18 2.74 1.50 1.35 1.11 0.58

FeO 5.68 1.85 1.45 1.27 0.95 0.12 0.99 0.68 0.70 1.18MnO 0.16 0.05 0.04 0.03 0.00 0.02 0.03 0.04 0.03 0.02MgO 6.06 2.04 1.18 1.55 0.62 0.32 0.29 0.39 0.42 0.29CaO 11.45 2.96 2.35 1.44 3.17 2.41 2.70 2.72 3.78 2.73Na2O 1.61 4.12 4.53 4.40 3.84 4.24 4.53 4.58 3.95 3.89

K2O 0.11 0.41 0.29 0.67 0.24 0.38 0.30 0.30 0.10 0.16

P2O5 0.07 0.11 0.07 0.06 0.07 0.00 0.08 0.05 0.06 0.02

Total. 98.79 97.81 97.78 98.57 98.40 98.25 98.86 98.83 99.32 99.21

Muestras : 1 - Gabro 2 hasta 10 - Plagiogranitos

TABLA 2. ELEMENTOS MAYORES DE LA FM. GABRO-PLAGIOGRANÍTICA.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10SiO2 51.39 53.24 54.28 61.36 63.62 63.90 65.18 65.58 65.86 66.30

TiO2 0.64 0.73 0.68 0.56 0.44 0.41 0.60 0.29 0.22 0.51

Al2O3 21.87 18.06 19.75 18.34 18.10 18.10 16.61 19.16 15.99 14.47

FeO3 2.67 5.00 4.01 2.15 1.74 1.58 1.88 0.80 1.03 3.12

FeO 3.21 5.97 4.53 2.95 2.49 2.48 3.12 1.50 3.73 2.03MnO 0.12 0.00 0.12 0.27 0.24 0.06 0.13 0.04 0.13 0.08MgO 3.26 4.21 3.07 1.55 1.29 1.09 2.20 1.16 1.26 1.51CaO 9.67 8.45 7.89 6.36 5.14 5.21 5.05 4.59 5.52 4.43

Na2O 4.42 2.75 3.96 4.58 4.84 5.03 2.97 4.76 3.29 4.00

K2O 0.40 0.69 0.75 1.01 0.93 1.05 0.58 0.68 0.47 0.46

P2O5 0.27 0.00 0.14 0.00 0.00 0.17 0.13 0.11 0.12 0.78

Total 97.92 99.10 99.18 99.13 98.83 99.08 98.45 98.67 97.62 97.73

Muestras: 1, 2 , 3 - Dioritas 4 hasta 10 - Dioritas cuarcíferas.

TABLA 2 (Continuación) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20SiO2 66.32 66.82 67.42 67.70 67.86 68.18 68.32 70.14 70.48 71.60

TiO2 0.06 0.31 0.14 0.21 0.22 0.48 0.54 0.14 0.20 0.13

Al2O3 13.29 18.22 15.98 17.87 17.61 16.33 15.56 16.80 16.38 15.45

FeO3 0.10 0.88 1.38 0.94 0.75 0.88 1.57 0.31 0.58 0.01

FeO 0.92 1.62 2.74 1.58 1.71 1.84 2.70 1.11 1.58 1.64

MnO 0.09 0.07 0.03 0.05 0.05 0.11 0.10 0.05 0.06 0.16MgO 0.42 0.85 1.36 0.90 1.42 1.55 1.81 0.45 0.65 0.72CaO 8.36 4.59 5.69 4.39 4.32 4.68 5.22 3.71 3.78 2.75Na2O 4.65 5.08 3.26 4.88 4.15 4.23 3.06 5.40 4.86 5.73

K2O 0.76 0.86 0.73 0.70 0.59 0.60 0.19 0.79 0.86 0.62

P2O5 0.22 0.12 0.04 0.05 0.13 0.12 0.13 0.07 0.07 0.19

Total 95.19 99.40 98.76 99.27 98.81 99.00 99.20 98.97 99.50 99.00 Muestras: 11 - Diorita cuarcífera 12 hasta 17 - Tonalitas 18 hasta 20 - Plagiogranitos

TABLA 3. ELEMENTOS MAYORES DE LA FM. GRANODIORITO-GRANÍTICA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10SiO2 51.12 53.38 53.93 54.30 56.22 56.93 57.84 58.10 59.34 59.56

TiO2 0.80 0.76 0.75 0.75 0.64 0.66 0.44 0.59 0.39 0.57

Al2O3 19.35 18.67 18.30 18.54 18.90 18.51 18.35 17.57 18.44 16.77

FeO3 3.50 1.81 4.59 3.12 2.51 3.21 3.04 2.03 2.30 2.89


K2O 1.50 1.54 1.12 3.74 2.81 2.30 1.67 3.19 2.7 3.08

P2O5 0.19 0.30 0.28 0.00 0.29 0.31 0.10 0.00 0.00 0.25

Total 97.56 97.99 97.32 99.58 99.09 99.27 98.76 100.04 98.91 99.61 Muestras: 1 - Gabro 2 , 3 - Dioritas 4 , 5 - Monzodioritas 6, 7, 8, 9 y 10 - Dioritas cuarcíferas TABLA 3 (Continuación) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20SiO2 61.05 62.30 63.64 63.90 64.57 64.88 65.34 65.81 66.27 66.96

TiO2 0.55 0.38 0.41 0.50 0.41 0.14 0.46 0.40 0.40 0.40

Al2O3 16.96 16.09 17.07 14.58 15.32 17.83 14.61 15.29 15.98 16.14

FeO3 2.62 4.47 2.09 3.01 2.14 2.27 1.10 2.77 1.50 1.58


K2O 1.40 1.11 2.02 2.85 3.00 2.28 2.53 2.23 2.11 2.42

P2O5 0.19 0.11 0.15 0.42 0.13 0.12 0.09 0.13 0.13 0.11

Total 98.54 98.33 98.66 97.99 97.04 99.42 94.70 96.70 99.01 99.05 Muestras: 11 hasta 14 - Dioritas cuarcíferas 15 hasta 20 - Granodioritas

TABLA 3 (Continuación) 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30SiO2 67.37 67.70 67.91 68.28 68.48 69.18 69.81 73.18 74.98 76.16

TiO2 0.38 0.22 0.18 0.23 0.24 0.17 0.00 0.00 0.14 0.12

Al2O3 15.95 16.69 16.33 17.07 15.46 15.51 16.82 15.08 12.79 12.41

FeO3 1.09 0.11 1.69 1.01 2.76 1.17 0.45 1.20 1.02 0.69


K2O 1.90 1.55 1.69 1.45 1.24 1.67 1.60 1.87 4.70 3.86

P2O5 0.33 0.10 0.12 0.09 0.09 0.04 0.06 0.01 0.10 0.02

Total 96.96 97.77 98.31 99.33 97.37 98.55 99.07 98.95 99.09 99.23 Elementos mayores y trazas Los granitoides del arco volcánico cretácico de Cuba Central poseen un rango muy amplio de SiO2: de 47.10 a 78.54% (Tablas 1, 2 y 3), entre los cuales prevalecen los de composición intermedia. Formación plagioriolito-plagiograníticaEsta integrada principalmente por los plagiogranitos genéticamente vinculados con las plagioriolitas de la Fm. LosPasos. Estos plagiogranitos se caracterizan por un contenido muy alto de SiO2: de 73 a 78 % (exceptuando unamuestra con 68.18 %) con valores muy bajos de K2 O (< 0.7%) y K2O/ Na2O (< 0.2). Petroquímicamente son rocassódicas (fig. 3), que en el diagrama AFM (fig. 4) caen dentro del campo calcoalcalino, muy cercanamente al límite quesepara la serie toleítica de la calcoalcalina (exceptuando el gabro que cae en el campo toleítico). Además, secaracterizan por los contenidos bajos de Al2O3 (< 15 %) y TiO2 (< 1%) (fig. 5) que, al igual que FeO* y MgO,disminuyen al aumentar el SiO2 (fig. 6 a y 6 b). Los granitoides de esta formación se distinguen claramente deaquellos que integran las otras dos formaciones (gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica), por su mayorcontenido (con el valor igual de SiO2) de Ti, FeO*, MgO y CaO (fig. 5 b y 6), pero con el valor más bajo de K2O, Al2O3 y los elementos incompatibles: Li, Rb, Sr y Ba (fig. 7 y 8).

Formación gabro-plagiogranítica Esta integrada por los granitoides aflorados dentro del complejo anfibolítco Mabujina. Estos granitoides, cuyocontenido de SiO2 es de 51 a 71 %, son rocas sódicas calcoalcalinas (fig. 3 y 4). Además, se caracterizan por losvalores bajos de K2O (< 1 %), K2O/Na2O (< 0.25) y también de TiO2 (< 1 %) que, al igual que Al2O3, FeO* , MgO yCaO descienden al crecer el Si O2 (fig. 5 y 6). Formación granodiorito-granítica Está integrada por los mayores cuerpos de granitoides de composición, desde la diorita hasta el granito. Estosgranitoides, con un rango muy amplio de SiO2 (51-76 %), son del carácter potásico-sódico calcoalcalino (fig.3 y 4).Su bajo contenido de TiO2 (< 1 %), al igual que Al2O3, FeO*, MgO y CaO, disminuye al aumentar el SiO2 (fig. 6 y7). Comparando con los granitoides de las dos formaciones anteriores (plagioriolito-plagiogranítica y gabro-plagiogranñitica), los granitoides de esta formación poseen los valores más altos de K2O, K2O/Na2O y los elementosincompatibles, como Li (hasta 17 ppm), Rb (hasta 68 ppm), Sr (hasta 780 ppm) y Ba (hasta 1400 ppm) (fig. 3, 7 y 8).

Tierras Raras Formación Plagioriolito-plagiogranítica Los granitoides de esta formación se caracterizan por un bajo contenido de las tierras raras (5 a 25 veces el valor de loscondritos) con el carácter plano de los patrones de distribución de estos elementos (La/Yb: 1.5-2) (fig. 9), que los hacecomparables con los granitoides de la serie toleítica de arco volcánico (Jakes y Gill, 1970) o de la serie de arco de islaprimitivo (Donnelly et al., 1980). En estos granitoides se observa una débil anomalía negativa del Eu, indicando unproceso notable de la fraccionación de la plagioclasa. En el gabro, por el contrario, se observa tal anomalía positivaque indica la presencia de la plagioclasa cumulativa en el magma primario.

Estos granitoides se caracterizan además, por valores más bajos de Th/Yb y Ta/Yb (fig. 10) comparando con los otrosque integran las formaciones gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica.

Formación gabro-plagiogranítica Los granitoides se caracterizan por los patrones débilmente enriquecidos por las tierras raras ligeras (15-12 veces elvalor de los condritos) con respecto a las pesadas (1-5 veces el valor de los condritos), con el valor de La/Yb quefluctúa entre 5.5 y 32.8 (fig. 11). Sus patrones, en general, corresponden a la serie calcoalcalina del arco volcánico, sinobservarse en ellos la anomalía del Eu.

Formación granodiorito-graníticaLos granitoides de esta formación tienen los patrones de distribución de las tierras raras casi similares a los de laformación gabro-plagiogranítica (fig. 12) y sólo se diferencian por su mayor contenido de las tierras raras ligeras (35-40 veces el valor de los condritos) y su valor de La/Yb que fluctúa entre 11.8 y 12.5.

DISCUSIÓN En la región de Las Villas (Cuba Central), la diversidad geoquímica establecida entre las diferentes formacionesgranitoidicas evidentemente refleja un cambio de las condiciones, bajo las cuales se generaron los magmas en distintosestadios evolutivos del arco cretácico. La más fuerte variación geoquímica ocurre desde la formación toleítica(plagioriolito-plagiogranítica) hacía las formaciones calcoalcalinas (gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica),mientras que entre éstas dos últimas sólo se observan las variaciones moderadas. Además, las variaciones geoquímicasse observan también dentro de los granitoides de cada una de estas formaciones, como resultado de la cristalizaciónfraccionada de cada magma primario. Así, se observa en todas las formaciones una disminución de los contenidos deAl2O3, TiO2, FeO, MgO y CaO al aumentar el contenido de SiO2 (fig. 5 y 6). Los granitoides de la formación plagioriolito-plagiogranítica (Neocomiano?) de esta región se caracterizan por losrasgos petro-geoquímicos que los hacen comparables con los granitoides de la formación plagioriolito-plagiograníticadescrita por Bogatikov et al. (1987) o también, con los granitoides de arco de isla primitivo (PIA), reconocido porprimera vez por Donnelly y Rogers (1967) en la parte noreste de Las Antillas. Todos estos autores citadosconsideraron a estas rocas como una asociación magmática que se formo en el estadio inicial de la génesis del arco

volcánico, no obstante con respecto a su naturaleza ellos expresaron opiniones diferentes.Bogatikov et al. (arriba citado) describieron la formación plagioriolito-plagiogranítica como una formación que reúnea las primeras rocas magmáticas ácidas de muchos arcos volcánicos oceánicos y cuya generación se atribuye a lafusión del manto o de las metabasitas (eclogitas o anfibolitas) infracorridas bajo del manto. Este criterio esta basada enel experimento de Green y Ringwood (1967), que consiste en una fusión parcial de las metabasitas (con presencia deH2O) en condiciones de alta presión que corresponde a la profundidad del manto (> 30 Km). En general este modelo,apoyado por los resultados de investigaciones geológico-petrográficas y geoquímicas, constituye el más difundido paraexplicar la génesis de los granitoides más antiguos de la Tierra (tonalito-trondjemitas de los “gneises grises” delArcaico), así como de las primeras magmatitas ácidas que aparecen en muchos arcos oceánicos contemporáneos(Bogatikov et al.,1987). Además, estos autores también consideraron a esta propia formación como el “primer eslabóngranítico” en la cadena de transición de una corteza oceánica (simática) hacia la corteza continental (siálica). Por otra parte, el arco de isla primitivo (PIA) es reconocido por Donnelly y Rogers (1980) como una asociaciónmagmática que se formo a partir de una fusión del manto muy similar al que produce el MORB. Según estos autores,esta fusión tuvo lugar a poca profundidad y el manto que originó el PIA, probablemente, esta más hidratado que elmanto oceánico típico. En su trabajo sobre el magmatismo del Caribe, Donnelly et al. (1990) consideraron al PIA comoun arco más antiguo que se formo contemporáneamente con el evento basáltico (una expansión) durante el primerestadio de desarrollo del Caribe en el Mesozoico. En cuanto a las formaciones calcoalcalinas (gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica), su generación se atribuye,por casi todos los autores, a la fusión parcial de la placa, con mayor o menor participación de materias siálicosarrastrados hacia la profundidad durante la subducción (evento de compresión). En la región de Las Villas (Cuba Central), datos geológicos obtenidos hasta el momento señalan la existencia de unasubducción sureña buzando al norte con la cual esta vinculada la generación de las formaciones calcoalcalinas gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica. Anteriormente, Sukar y Pérez (1998) relacionaron la formación plagioriolito-plagiogranítica (Neocomiano?) de esta región con un arco primitivo vinculado a una subducción norteña buzando alsur, y la fuerte variación geoquímica manifiesta con respecto a las formaciones calcoalcalinas (gabro-plagiogranítica ygranodiorito-granítica) la atribuyeron a un salto de esta subducción norteña al sur con una inversión de su polaridaddurante el Albiano (fig. 13 a). Además de ésta hipótesis, tampoco se descarta la posibilidad de que el arco se hayadesarrollado a partir de una sola zona de subducción situada al sur buzando al norte (fig.13 b). En este caso, laformación plagioriolito-plagiogranítica sería considerada como una formación más antigua que corresponden al estadioinicial de la génesis del propio arco volcánico cretácico, en cuya evolución dio lugar a las formaciones calcoalcalinas(gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica) en los estadios posteriores. Para confirmar cualquiera de estas doshipótesis será necesario realizar en el futuro estudios geológicos más detallados de la región de Cuba Central, ya queen esta región se reconoce la existencia, en el Cretácico inferior, de una zona de subducción situada al norte buzandoal sur pero sin reportarse su actividad magmática (Millán, 1996).

CONCLUSIONES

1) En la región central de Cuba (antigua provincia de Las Villas) fueron establecidas tres formaciones de granitoides

del arco volcánico cretácico: Formación plagioriolito-plagiogranítica (K1?), toleítica o de PIA. Formación gabro plagiogranítica (K1-2), calcoalcalina . Formación granodiorito-granítica (K2), calcoalcalina. 2) La formación más antigua plagioriolito-plagiogranítica (K1?) por sus rasgos geológico-geoquímicos, es

comparable con una formación del arco de isla primitivo (PIA) que, en caso de Cuba Central, pudiera estarrelacionado con una subducción norteña buzando al sur.

3) La fuerte variación geoquímica, expresada en un cambio desde la formación toleítica o de PIA (plagioriolito-

plagiogranítica) hasta las formaciones calcoalcalinas (gabro-plagiogranítica y granodiorito-granítica),probablemente está vinculada a un salto de esta subducción norteña al sur con una inversión de su polaridaddurante el Albiano (o Aptiano?).

AgradecimientosEl autor desea dejar constancia de su agradecimiento al Dr. Guillermo Millán Trujillo por sus valiosas observacionesque, sin lugar a duda, mejoraron la versión final del trabajo. Agradece, igualmente, a los Dr. Rafael Torres y Dr.Fernando Bea de la Universidad de Granada (España) así como al Profesor Edward Lidiak de la Universidad dePittsburgh (EEUA) por la posibilidad brindada para realizar los análisis de elementos trazas de los granitoidescubanos. BIBLIOGRAFÍA

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