Las concreciones septarias del Museo Regional de Aysén PDF

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El presente resumen consta de la descripción de rocas sedimentarias que son parte de la colección del Museo Regional de Aysén, en Chile. Estas rocas, cuyo estrato de origen es desconocido, posee estructuras que sugieren un proceso de diagénesis. A través de una revisión bibliográfica se intenta expl...

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LAS CONCRECIONES SEPTARIAS DEL MUSEO REGIONAL DE AYSÉN (CHILE) Autor: Tomás Sanhueza Caroca [email protected] INTRODUCCIÓN Las concreciones septarias son estructuras sedimentarias, a veces biogénicas, formadas comúnmente en rocas de grano fino (Hendry et al., 2006; Hoareau et al., 2009). Tienen morfologías ovoides o elipsoides de escala normalmente decimétrica, aunque existen algunas excepciones métricas (véase Boles et al., 1985). En su interior se desarrollan fracturas radiales y concéntricas que posteriormente son rellenadas con minerales generalmente carbonatados como calcita, siderita, rodocrosita y dolomita, formando septos (tabiques, paredes) (Melezhik et al., 2007; Alessandretti et al., 2015). Cuando las concreciones son erosionadas suelen adquirir una apariencia que asemeja celdas de panal de abeja. Sus fracturas son más anchas en el núcleo y se adelgazan hacia los bordes, y rara vez alcanzan el exterior (Richardson, 1919; Sellés-Martínez, 1996; Hendry et al., 2006; Melezhik et al., 2007; fig. 1B). El registro más antiguo mencionado de estas estructuras se conoce en fangolitas y areniscas muy finas de edad Pérmico-Triásico (Alessandretti et al., 2015) y no han sido encontradas en sedimentos recientes (Hendry et al.,

Figura 1. Bosquejos de concreciones septarias. A) Rellenos septarios exhumados por meteorización formando melikaria. B) Sección transversal de concreción septaria con grietas radiando del centro sin alcanzar la superficie. Modificado de Sellés-Martínez (1996) y Seilacher (2001). 2006). Aquí se describen macroscópicamente 4 concreciones septarias donadas hace décadas al Museo Regional de Aysén (MURAY) y que forman parte de la colección histórica (C.H.; Fig. 2). No se tiene registro de la ubicación en que fueron halladas estas concreciones. PETROGRAFÍA Las concreciones septarias estudiadas poseen formas ovoides de 18 a 35 cm de diámetro con matriz de arena de grano fino gris ligeramente verdosa, bien seleccionadas, de aspecto homogéneo, sin laminaciones y con estructura compacta. Sus septos tienen espesores de 0.2 a 3.0 cm, cuya intersección resulta en forma poligonales que recuerdan a las celdas de panal de abejas mencionado anteriormente (Fig. 2). Una prueba de HCl determinó que tanto la matriz como el relleno de los septos poseen contenido carbonático. En algunas concreciones, los septos aparecen terminados en cuña (Fig. 3B). Una de las muestras (MURAY C.H. 98, Fig. 1A) presenta un fósil de ammonite (especie sin identificar) de 4.5 cm × 4 cm, sin deformación compactacional y que además es atravesado por septos de la misma (Fig. 3A).

Figura 2. Concreciones septarias donadas al Museo Regional de Aysén. A) MuRAy CH 98. B) MURAY C.H. 99. C) MURAY C.H. 97. D) MURAY C.H. 100. Fotografías por Diana Vera. DISCUSIÓN Génesis El registro del fósil de ammonite permite confirmar, por la ecología del animal, que la arenisca en la que se formó esta concreción se depositó en un ambiente marino. Dado que las grietas septarias atraviesan al fósil, se puede inferir que el fracturamiento es posterior a la depositación del mismo. Análisis de isótopos estables de C han permitido a otros autores determinar posibles fuentes de carbono de cementos y rellenos de grietas y han podido establecer una cronología de eventos en la formación de concreciones septarias según profundidades de cementación. Por ejemplo, de Craen et al. (1999) demostraron que concreciones en limolitas y lutitas de la Formación Boom Clay iniciaron su crecimiento por cementación durante diagénesis temprana a profundidades de enterramiento someras, cerca de la interfaz sedimento/agua. También, Dale et al. (2014) indicaron que núcleos de concreciones en lutitas de Mancos Shale fueron cementados a profundidades menores a 1 km. Las grietas septarias iniciarían su apertura de manera casi sincrónica con la precipitación del cemento de los bordes a ∼ 1.5 km. Subsecuentemente, el relleno de las grietas se formaría a ∼ 3 km (Dale et al., 2014). Melezhik et al. (2007) describieron madrigueras no compactadas y raíces de plantas calcificadas en concreciones septarias de ambiente lacustre y relacionaron su preservación a un proceso de litificación inicial durante diagénesis muy temprana. En base a todo lo anterior, se puede inferir que el fósil de ammonite de la muestra 98 fue depositado cuando la cementación aun no comenzaba, de modo que pudo ser incluido en la concreción. Se infiere que éstas han sido re-trabajadas, ya que la matriz más externa se ha desgastado y ha facilitado la visibilización de sus septos. Sellés-Martínez (1996) se refirió a esta estructura resultante como melikaria (fig. 1A). Además, la forma redondeada de las concreciones es similar a clastos o bolones depositados en ambientes fluviales. A pesar de no conocer la ubicación de procedencia de estas estructuras, existe registro de ellas en rocas de la zona. Ramos (1976) y Aguirre-Ureta et al. (2007) reconocieron concreciones septarias en varios niveles de lutitas negras en la Formación Katterfeld. Esta formación puede reconocerse en diferentes sectores cercanos a la

ciudad de Coyhaique. Por ejemplo, Skármeta (1976) identificó concreciones calcáreas en rocas expuestas en una ladera del cañadón del río Coyhaique y las relacionó con la Formación Katterfeld. Aun así, no hay registro de concreciones septarias re-trabajadas o exhibiendo fósiles como las descritas en este trabajo. Fracturamiento septario Actualmente existe debate sobre el mecanismo de formación de las grietas septarias, por lo que varias causas han sido propuestas: (1) contracción por deshidratación de un mineral precursor estimulado por bacterias en el interior de la concreción (Hendry et al. 2006); (2) aumento de presión de poro debido a reducción de la permeabilidad por cementación (Hounslow, 1997); (3) pérdida de resistencia y deformación frágil en la concreción parcialmente cementada por movimiento sísimico (Pratt, 2001); (4) sobrepresión que provoca fracturas tensionales en la concreción durante enterramiento (Astin, 1986). En el intento por encontrar una causa para las concreciones estudiadas aquí, poco se puede lograr con una investigación tan breve como la presente. Según Melezhik et al. (2007), el mecanismo más popular es propuesto por Hendry et al. (2006) y consiste en sinéresis y contracción interna estimulada por actividad bacteriana. Los autores proponen que la cementación de la matriz y el fracturamiento septario son procesos sincrónicos controlados por sustancias extracelulares polisacáridas (EPS) producidas por poblaciones bacterianas locales. Según Hendry et al. (2006) la colonización sin-deposicional de fangos o arenas marinas con minerales arcillosos por las bacterias productoras de EPS genera las condiciones para que ocurra contracción y cementación. Subsecuentemente, la contracción se acentúa por deshidratación del sedimento y se genera la ruptura en puntos de debilidad relativa. Hendry et al. (2006) mencionan que este mecanismo argumenta en contra de la hipótesis de Hounslow (1997) ya que el exceso de presión de poro implica expansión y no contracción. Hendry et al. (2006) también mencionan que para considerar que el agrietamiento septario fuera provocado por un evento sísmico, debieran hallarse estructuras de licuefacción en la roca huésped y evidencia de ingreso y expulsión cíclica de fluido en las concreciones.

Figura 3. A) Detalle de amonite atravesado por grieta septaria. B) Septos en cuña en MURAY C.H. 99. Fotografías por Diana Vera

CONCLUSIÓN Dadas las similitudes petrográficas de las 4 concreciones septarias, podríamos inferir que se formaron en ambientes similares. Sin embargo, sin evidencia fósil explícita (como la de la muestra 98) no podemos garantizarlo. Por lo tanto, no se puede asegurar un ambiente de formación para ninguna de las concreciones. Si bien la hipótesis de Hendry et al. (2006) va tomando fuerza y popularidad, en el estado de esta investigación no se debería descartar ninguna de las hipótesis mencionadas anteriormente. Es necesario un corte transversal de una de las concreciones para una descripción macroscópica robusta y una preparación de lámina delgada para determinar su textura de manera precisa. Además, un análisis de isótopos de C y O entregaría información muy valiosa acerca de las fuentes de Carbono y del fluido de poro, para así establecer con una base de datos sólida un ambiente de formación y una cronología de eventos de crecimiento. Obtener un registro in situ de estas concreciones sería una ayuda significativa ya que permitiría además correlacionar los procesos implicados en su génesis con la historia geológica de la zona.

REFERENCIAS Aguirre-Urreta, B.; Suárez, M.; De la Cruz, R.; Ramos, V. A. 2007. Ammonoids (Crioceratitinae, Hauterivian) from the Austral Basin, Chile. Ameghiniana, 44(2), 387-397. Alessandretti, L.; Warren, L. V.; Machado, R.; Novello, V. F.; Sayeg, I. J. 2015. Septarian carbonate concretions in the Permian Rio do Rasto Formation: birth, growth and implications for the early diagenetic history of southwestern Gondwana succession. Sedimentary Geology, 326, 1-15. Astin, T.R. 1986. Septarian crack formation in carbonate concretions from shales and mudstones. Clay Mineral., 21, 617–631. Boles, J.R.; Landis, C.A.; Dale, P. 1985. The Moeraki Boulders-anatomy of some septarian concretions. J. Sed. Res., 55, 398-406. Dale, A.; John, C. M.; Mozley, P. S.; Smalley, P. C.; Muggeridge, A. H. 2014. Time-capsule concretions: unlocking burial diagenetic processes in the Mancos Shale using carbonate clumped isotopes. Earth and Planetary Science Letters, 394, 30-37. de Craen, M.; Swennen, R.; Keppens, E. 1999. Petrography and geochemistry of septarian carbonate concretions from the Boom Clay Formation (Oligocene, Belgium). Geol. Mijnbouw, 77, 63–76. Hendry, J.P.; Pearson, M.J.; Trewin, N.H.; Fallick, A.E. 2006. Jurassic septarian concretions from NW Scotland record interdependent bacterial, physical and chemical processes of marine mudrock diagenesis. Sedimentology 53, 537–565. Hoareau, G.; Odonne, F.; Debroas, E.-J.; Maillard, A.; Monnin, C.; Callot, P. 2009. Dolomitic concretions in the Eocene Sobrarbe delta (Spanish Pyrenees): fluid circulation above a submarine slide scar infilling. Marine and Petroleum Geology 26, 724–737. Hounslow, M.W. 1997. Significance of localized pore pressures to the genesis of septarian concretions. Sedimentology, 44, 1133–1147. Melezhik, V. A.; Fallick, A. E.; Smith, R. A.; & Rosse, D. M. 2007. Spherical and columnar, septarian, 18O-depleted, calcite concretions from Middle–Upper Permian lacustrine siltstones in northern Mozambique: evidence for very early diagenesis and multiple fluids. Sedimentology, 54(6), 13891416. Pratt, B.R. 2001. Septarian concretions: internal cracking caused by synsedimentary earthquakes. Sedimentology, 48, 189–213. Ramos, V.A. 1976. Estratigrafía de los lagos La Plata y Fontana. I Congreso Geológico Chileno (Santiago). Actas 1 (A). p43-64

Skarmeta, J. 1976. Evolución tectónica y paleogeográfica de los Andes Patagónicos de Aisén durante el Neocomiano. In I Congreso Geológico Chileno (Santiago) (Vol. 1, pp. 1-56). Richardson, W. A. 1919. On the origin of septarian structure. Mineralogical magazine and journal of the Mineralogical Society, 18(86), 327-338. Sellés-Martínez, J. 1996. Concretion morphology, classification and genesis. Earth-Science Reviews 41, 177–210....