Muchas de las estructuras internas observadas en los zircones del Complejo Iglesias están relacionadas a procesos metamórficos. En este sentido, el “zircón metamórfico” se refiere al zircón que se formó por: (1) precipitación a partir de un fundido anatéctico, (2) cristalización y nucleación en estado sub-sólido, por difusión del Zr y Si que se libera de reacciones metamórficas entre silicatos mayoritarios y fases accesorias, (3) precipitación de fluidos metamórficos acuosos y (4) transformación in situ parcial a completa por recristalización del zircón del protolito, por procesos de disolución-reprecipitación a pequeña escala, en respuesta a interacciones con fluidos y fundidos (Hoskin y Black, 2000; Rubatto, 2002; Möller et al., 2003; Harley et al., 2007). La clave para interpretar las edades U-Pb y así definir trayectorias P-T-t en rocas formadas en la corteza profunda consiste en identificar la causa del crecimiento de zircón metamórfico, entre las posibilidades que se mencionaron, lo cual se realiza inspeccionando con detalle las estructuras internas en imágenes de catodoluminiscencia (CL) y también con microanálisis in situ para detectar firmas químicas de los distintos dominios (Hoskin y Black, 2000; Rubatto, 2002; Harley et al., 2007). En este trabajo no se realizó análisis químico en los zircones, por lo que los procesos metamórficos que afectaron estos cristales se estimaron de las imágenes de CL en conjunto con los análisis isotópicos, siguiendo criterios texturales de Hoskin y Black (2000), Corfu et al. (2003) y Harley et al. (2007). Todas las incertidumbres de las edades concordantes y edades de las intersecciones con la concordia son reportadas a nivel de 2σ o ~95% nivel de confianza, mientras que para las edades aparentes de los análisis puntuales se reporta el error estándar (1σ).
4.1.1.1 Ortogneis
Se analizaron zircones de siete muestras de ortogneis. Cinco de ellas, QG-25, QM-02, Ch-02, LM-04 y GLR- 02c, son ortogneises de hornblenda (+ biotita ± granate) y dos muestras, SB-0405 y SDB-01, son ortogneises de biotita (+ granate). Todos los ortogneises de hornblenda son del área de Gavidia, excepto la muestra GLR-02c que es del gneis granítico de La Raya en el área de La Mitisús. Los dos ortogneises de biotita fueron recolectados en el gneis bandeado de La Mitisús. En el área de Gavidia, los cristales de zircón en el ortogneis de hornblenda son subhedrales a euhedrales, con relaciones largo-ancho entre 2:1 y 4:1 y terminaciones bipiramidales, aunque algunos granos son redondeados. En imágenes de CL se obseva que las zonaciones oscilatorias de baja a moderada frecuencia en los núcleos están comúnmente bordeadas por estructuras de recristalización transgresivas que forman bordes oscuros (baja CL) o zonas más anchas a lo largo del grano (Figura 32).
Figura 32. Imágenes representativas de catodoluminiscencia (CL) de granos de zircón (a, c, e, g) y diagramas de Concordia Tera-Wasserburg (b, d, f, h) para ortogneises de hornblenda del Complejo Iglesias en el área de Gavidia. Los círculos blancos señalan los hoyos del láser para análisis U-Pb, mientras que los círculos blancos punteados señalan los hoyos de láser para análisis de Lu-Hf. También se indican las respectivas edades aparentes 238U/206Pb en
Ma, las relaciones Th/U y valores de εHfi. Los números en paréntesis corresponden a los análisis puntuales en la
Tabla 19 en Anexos. Los zircones muestran varias texturas de recristalización metamórfica como recristalización transgresiva (RT), zonación oscilatoria (ZO) difusa, frentes de recristalización (FR) y zonación convoluta. n = N(N1) donde N1 = puntos totales medidos, N = puntos considerados en el cálculo de la edad. Los puntos que representan pérdidas de Pb y discordancia > 10% fueron descartados en los cálculos (elipses grises). Las elipses de error son 2σ. MSWD = concordancia + equivalencia XY (Ludwig, 2012).
Otras estructuras internas de recristalización en estos zircones incluyen bandas delgadas brillantes (alta CL), zonación planar y en sector, zonación oscilatoria difusa o borrosa, frentes transgresivos de recristalización y zonación convoluta (Figura 32 a,c,e). Estas estructuras, especialmente las zonaciones convolutas, están relacionadas a la formación de zircón a alta temperatura durante procesos orogénicos (Harley et al., 2007). Algunos zircones tienen núcleos con alta CL, con bordes de muy baja CL ricos en U, que pueden ser homogéneos o con zonaciones oscilatorias (p. ej., Figura 32e).
Las estructuras complejas de recristalización en zircones de los ortogneises de hornblenda son también evidentes en la sistemática U-Pb, dado que muchos análisis obtenidos son discordantes, reflejando edades mixtas y pérdida de Pb hacia el Triásico en los diagramas de Concordia Tera-Wasserburg (T-W). Los análisis de las muestras QM-02 y Ch-02 arrojan edades de concordia similares de 435.5 ± 5.9 Ma y 421.6 ± 6.6 Ma, respectivamente (Figura 32 b, d), mientras que la muestra LM-04 tiene un intercepto superior de 449 ± 24 Ma y un intercepto inferior de 247 ± 25 Ma (Figura 32f), con un gran número de zircones entre estas dos edades. Los zircones en el neosoma de la Muestra QG-25 (Figura 20a) tienen una edad de concordia de 451.4 ± 3.6 Ma (Figura 32h). Los análisis con edades triásicas suelen ubicarse en dominios oscuros de baja luminiscencia en los zircones, con relaciones Th/U ≤ 0.1 (Figura 32e, 34a). Las edades ordovícico-silúricas probablemente reflejan tanto recristalización como precipitación de un fundido anatéctico, mientras que las edades triásicas posiblemente están relacionadas a sólo procesos de recristalización.
Los cristales de zircón del gneis hornbléndico de La Raya (muestra GLR-02c) tienen texturas de recristalización sutiles, con zonaciones oscilatorias ligeramente borrosas. Para esta unidad, la edad concordante obtenida de 458.0 ± 3.4 Ma (Figura 33a-b) es interpretada como el tiempo de cristalización magmática. La muestra SB-0405 es un ortogneis biotítico migmatizado del gneis bandeado de La Mitisús. En esta roca, 72 granos de zircones arrojaron una edad de concordia de 466.8 ± 3.7 Ma en estructuras de zonamiento oscilatorio que comúnmente forman sobrecrecimientos alrededor de zircones heredados (Figura 33c-d), sugiriendo así un evento anatéctico durante el Ordovícico Temprano.
Figura 33. Imágenes representativas de catodoluminiscencia (CL) de granos de zircón (a, c, e) y diagramas de Concordia Wetherill (b) y Tera-Wasserburg (d, f) de ortogneises del Complejo Iglesias en el área de La Mitisús. Los círculos blancos señalan los hoyos del láser para análisis U-Pb, mientras que los círculos blancos punteados señalan los hoyos de láser para análisis de Lu-Hf. También se indican las respectivas edades aparentes 238U/206Pb en Ma, las
relaciones Th/U y valores de εHfi. Los números en paréntesis corresponden a los análisis puntuales en la Tabla 19 en
Anexos. Los zircones muestran moderadas a pocas texturas de recristalización metamórfica como recristalización transgresiva (RT) y zonamiento oscilatorio (ZO) difuso. n = N(N1) donde N1 = puntos totales medidos, N = puntos considerados en el cálculo de la edad. Los puntos que representan pérdidas de Pb y discordancia > 10% fueron descartados en los cálculos (elipses grises). Las elipses de error son 2σ. MSWD = concordancia + equivalencia XY (Ludwig, 2012).
Figura 34. Relación Th/U vs. edad U-Pb para ortogneises (a) y anfibolitas, metagranitoides y paragneises (b) del Complejo Iglesias. En (a) los zircones con edades pérmicas a triásicas tienen relaciones Th/U < 0.1. En (b) se observa la misma tendencia, pero adicionalmente los zircones con edades de unos 400-420 Ma en el paragneis STPD-56 también tienen relaciones Th/U < 0.1. Tradicionalmente, los zircones con bajo Th/U se han relacionado a un crecimiento en ambiente metamórfico (Hoskin y Black, 2000; Rubatto, 2002), aunque ya se ha demostrado que los zircones metamórficos también pueden tener valores de Th/U muy altos y variables (p. ej., Möller et al., 2003). Los zircones de la proto-milonita SDB-01 con posible protolito de ortogneis biotítico del gneis bandeado de La Mitisús (sección 3.2.1) tiene una edad concordante de 487.2 ± 3.5 Ma (Figura 33e-f).
4.1.1.2 Anfibolita
Se analizaron zircones de tres muestras de anfibolitas migmatizadas. Se recolectaron dos muestras en el área de Gavidia, STPD-14 y CM-08, que se presentan como lentes en paragneis y ortogneis, respectivamente (Figuras 22, 24b), y se recolectó una muestra, GLR-02b, de los diques máficos en el gneis granítico La Raya (Figura 27d-e). Los granos de zircón son generalmente redondeados <100 μm, aunque una pequeña población es alargada, con terminaciones bipiramidales bien definidas y patrones de CL con zonamientos oscilatorios.
En imágenes de CL, los cristales de zircón de la muestra STPD-14 tienen núcleos con zonamientos oscilatorios borrosos, habitualmente rodeados por bordes que no tienen una estructura interna visible (Figura 35a). Las áreas brillantes recristalizadas son comunes y, ocasionalmente, los núcleos euhédricos tienen sobrecrecimientos más oscuros, con edades similares para ambos dominios, lo que sugiere recristalización de los núcleos heredados. Solo dos granos contienen núcleos heredados con alta respuesta en CL y edades de ~ 1.0 Ga y ~ 1.2 Ga. Las estructuras internas sugieren que la intersección superior silúrica de 433 ± 21 Ma en zircones que sólo se presentan en vetillas o venas de leucosomas en anfibolitas refleja precipitación de éstos a partir de fundidos anatécticos, mientras que la intersección inferior triásica tardía a 208 ± 34 puede ser una recristalización metamórfica, aunque no hay zircones de esta edad (Figura 35b).
Figura 35. Imágenes representativas de catodoluminiscencia (CL) de granos de zircón (a, c, e) y diagramas de Concordia Wetherill (d) y Tera-Wasserburg (b, f) para anfibolitas del Complejo Iglesias. Los círculos blancos señalan los hoyos del láser para análisis U-Pb, mientras que los círculos blancos punteados señalan los hoyos de láser para análisis de Lu-Hf. También se indican las respectivas edades aparentes 206Pb/238U en Ma, las relaciones Th/U y valores
de εHfi. Los números en paréntesis corresponden a los análisis puntuales en en la Tabla 19 en Anexos. Los zircones
muestran bordes de sobrecrecimiento y algunas texturas de recristalización metamórfica como frentes de recristalización (FR) y zonamiento oscilatorio (ZO) difuso. n = N(N1) donde N1 = puntos totales medidos, N = puntos considerados en el cálculo de la edad. Los puntos que representan pérdidas de Pb y discordancia > 10% fueron descartados en los cálculos de edades de Concordia. Las elipses de error son 2σ. MSWD = concordancia + equivalencia XY (Ludwig, 2012).
Los granos de zircón en la muestra CM-08 tienen zonamientos oscilatorios mal desarrollados con bordes recristalizados más brillantes (Figura 35c) y en algunos casos, los zircones están parcial o completamente reemplazados por estas zonas de alta luminiscencia. Se obtuvo una edad concordante de 431.4 ± 3.1 Ma a partir de 21 granos de zircón en esta muestra (Figura 35d), en dominios metamórficos recristalizados.
Los zircones de la muestra GLR-02b contienen núcleos con zonamientos oscilatorios parcialmente reabsorbidos, con sobrecrecimientos más oscuros, mientras que otros granos muestran dominios borrosos, con los zonamientos oscilatorios preservados en “áreas fantasmas” (Figura 35e). También son comunes los granos con respuestas homogéneas en CL o incluso con zonamientos oscilatorios, pero sin núcleos heredados. Los zircones de esta muestra se analizaron en WSU y en la Universidad de Stellenbosch (sección 2.3). Los análisis obtenidos en ambos laboratorios son similares, pero los realizados en Stellenbosch tienen errores más pequeños. Esto se debe a que los zircones analizados en WSU son más pequeños y fueron ablacionados en un diámetro de 20 μm, mientras que los granos analizados en Stellenbosch son relativamente más grandes y el diámetro de ablación fue de 30 μm. Los núcleos heredados en la muestra GLR-02b son mayoritariamente discordantes, con edades aparentes 207Pb/206Pb
de ~2.6 Ga, ~1.5 Ga y ~1.2 Ga. De los otros datos que se muestran en la Figura 35f, se distinguen tres tiempos diferentes de crecimiento de zircón en la anfibolita GLR-02b: (1) cristalización magmática a 477.5 ± 2.2 Ma en dominios con zonamientos oscilatorios, (2) precipitación de fundidos anatécticos a 439.3 ± 7.1 Ma en crecimientos de tonos gris oscuro a medio, y (3) recristalización metamórfica en bordes oscuros a 231.1 ± 1.3 Ma. En el último caso, todos los bordes tienen Th/U ≤ 0.1 (Figura 34b).
4.1.1.3 Metagranitoide
Se analizaron cristales de zircón de dos muestras de leucogranito. La muestra CM-01 es un meta- sienogranito de grano medio a grueso, que intrusiona a rocas metasedimentarias del Complejo Iglesias (Figura 24a). Los granos prismáticos de zircón tienen terminaciones bipiramidales, con relaciones largo- ancho entre 1:2 y 1:5 siendo el ancho de unos 40-60μm. Los núcleos de los zircones tienen una textura “esponjosa” de tonos oscuros en CL, denotando procesos metamícticos. Los sobrecrecimientos tienen una respuesta más alta en CL y un zonamiento oscilatorio irregular o poco desarrollado (Figura 36a). La intersección superior en el diagrama de concordia a 445 ± 31 Ma se interpreta como la edad mínima de cristalización de esta intrusión ígnea, mientras que la intersección inferior de 236 ± 30 Ma puede reflejar recristalización metamórfica (Figura 36b). Esta sistemática U – Pb es una consecuencia de pérdida de Pb y también de la mezcla de núcleos y bordes en los análisis de esta muestra. Todas las relaciones Th/U en
estos granos son ≤ 0.01 (Figura 34b), excepto por un núcleo xenocrístico (Th/U = 0.68; edad aparente
207Pb/206Pb = 1789 ± 19 Ma, 1σ).
La muestra CM-09 es un pequeño cuerpo meta-monzogranítico de grano grueso que aparece cortando rocas anfibolíticas (Figura 24b). Los zircones son euhedrales con relaciones largo-ancho entre 3:1 y 5:1 (ancho <170μm), terminaciones bipiramidales y zonamiento magmático oscilatorio (Figura 36c). Se obtuvo una edad concordante triásica de 227.9 ± 2.9 Ma a partir de 10 análisis puntuales (Figura 36d).
Figura 36. Imágenes representativas de catodoluminiscencia (CL) de granos de zircón (a, c) y diagramas de Concordia Tera-Wasserburg (b) y Wetherill (d) para metagraniotides del Complejo Iglesias. Los círculos blancos señalan los hoyos del láser para análisis U-Pb, mientras que los círculos blancos punteados señalan los hoyos de láser para análisis de Lu-Hf. También se indican las respectivas edades aparentes 238U/206Pb en Ma, las relaciones Th/U y valores de εHf
i.
Los números en paréntesis corresponden a los análisis puntuales en en la Tabla 19 en Anexos. ZO: zonamiento oscilatorio. n = N(N1) donde N1 = puntos totales medidos, N = puntos considerados en el cálculo de la edad. Los puntos que representan pérdidas de Pb y discordancia > 10% fueron descartados en los cálculos de edades de Concordia (elipeses grises). Las elipses de error son 2σ. MSWD = concordancia + equivalencia XY (Ludwig, 2012).
4.1.1.4 Paragneis
En este trabajo fueron analizadas dos muestras de paragneis, uno rico en biotita de protolito pelítico- psamítico (STPD-56) y otro de probable origen volcaniclástico, rico en hornblenda y biotita (QG-15). Adicionalmente, se interpretaron datos de un paragneis pelítico en el valle del río Santo Domingo (Muestra 8303A, Marvin Baquero, comunicación personal). Los diagramas de concordia para estas rocas se muestran en la Figura 38 (a,c,e).
Se analizaron un total de 78 puntos en granos de zircón de la muestra STPD-56, que es un paragneis cuarzo- feldespático-biotítico migmatizado, en contacto con lente anfibolítico (Figura 22c). Dos granos muestran sobrecrecimientos metamórficos muy angostos con edades aparentes 206Pb/238U del Triásico Medio (244.9
± 6.1 Ma y 236.5 ± 3.3 Ma, 1σ), mientras que los núcleos detríticos parcialmente reabsorbidos tienen sobrecrecimientos con zonamientos oscilatorios difusos (Figura 37a), que tienen una edad silúrica concordante de 418.4 ± 4.2 Ma (Figura 38a). En el diagrama de probabilidad de densidad e histograma se aprecian picos a ~1044 Ma, ~414 Ma y ~238 Ma (Figura 38b), siendo los dos últimos de bordes metamórficos. También se aprecian poblaciones menores a a ~2.2 Ga, ~1.7 Ga y ~1.4 Ga, además de algunos núcleos con edades 206Pb/238U de ~0.6-0.5 Ga.
Figura 37. Imágenes representativas de catodoluminiscencia (CL) de granos de zircón de paragneis biotítico migmatizado (a) y paragneis hornbléndico-biotítico (b) del Complejo Iglesias. Los círculos blancos señalan los hoyos del láser para análisis U-Pb, mientras que los círculos blancos punteados señalan los hoyos de láser para análisis de Lu-Hf. También se indican las respectivas edades aparentes 238U/206Pb en Ma, las relaciones Th/U y valores de εHf
i.
Los números en paréntesis corresponden a los análisis puntuales en en la Tabla 19 en Anexos. En (a) son comunes los sobrecrecimientos de edad silúrica en núcleos detríticos parcialmente reabsorbidos.
Los zircones de la muestra QG-15 son muy pequeños y tienen núcleos detríticos que pueden aparecer parcialmente recristalizados, con sobrecrecimientos probablemente metamórficos (Figura 37b). Con apenas 45 análisis puntuales, los picos más significativos se observan a ~624 Ma, ~516 Ma y ~458 Ma en
el diagrama de probabilidad de densidad (Figura 38d).
Figura 38. Diagramas de concordia de Wetherill (a, c, e) y diagramas de probabilidad de densidad e histograma (b, d, f) para edades U-Pb en zircones de paragneises del Complejo Iglesias. En (b,d,f) la curva roja representa las edades de todos lo análisis realizados y la curva azul los análisis <15% discordante. Para edades <0.9 Ga la edad aparente es la 206Pb/238U y para edades > 0.9 Ga, la edad aparente es 207Pb/206Pb.
En la muestra 8303A se tiene la mayor cantidad de datos en el diagrama de probabilidad de densidad e histograma de la Figura 38f (n = 107). Los picos más significativos están a ~1.5-~1.2-1.1 Ga, ~1.0 Ga y ~0.9 Ga Ma. En esta muestra también hay cuatro zircones con edades comprendidas entre~0.7 y ~0.6 Ga, aunque estos análisis son discordantes en más del 15%. También hay picos menores a ~433 Ma, ~297 Ma y ~276 Ma, que corresponden con el Silúrico y Pérmico, por lo que son posiblemente bordes o recristalizaciones de origen metamórfico.