Dolomitic marbles and associated calc-silicates, Tandilia belt, Argentina: Geothermobarometry, metamorphic evolution, and P–T path

The metamorphic evolution of dolomitic marbles and associated calc-silicate rocks from Punta Tota (NE Tandilia belt, Buenos Aires province, Argentina) has been evaluated through petrographic, geothermobarometric, and fluid inclusion studies. Thin beds of dolomitic marble are intercalated in amphibolites and constitute the upper part of a stratified basement sequence, which starts at the base with garnet migmatites showing a great abundance of pegmatitic segregates, overlain by biotite–garnet gneisses. Peak metamorphic conditions are estimated at 750–800 °C and 5–6 kb, followed by near isobaric cooling to about 500–450 °C and 5.5–6.5 kb. Anhydrous progressive metamorphic assemblages in both marbles (Fo + Cal + Dol + Cpx + Spl) and adjacent calc-silicate rocks (Cpx + An + Cal + Qtz) strongly retrogressed to hydrous minerals (Tr, Tlc, Grs, Czo, Srp) with decreasing temperatures and increasing water activities. The intense rehydration of the rocks relates to the emplacement of volatile-rich pegmatitic bodies (Qtz + Pl + Kfs + Bt + Grt), which also resulted in the crystallization of clinochlore + phlogopite in the marble and biotite + muscovite in the adjacent calc-silicate rocks. Metamorphic reactions based on textural relations and evaluated on a suitable petrogenetic grid, combined with geothermobarometric results and fluid inclusion isochores, indicate a metamorphic evolution along a counterclockwise P–T path. Two probable geotectonic settings for the determined P–T trajectory are proposed: (1) thinning of the crust and overlying supracrustal basin in an ensialic intraplate tectonic setting and (2) development of a marginal back-arc basin, associated with an oceanic–continental convergent plate margin. In both models, the initial extensional regime is followed by a compressional stage, with overthickening of the basement and supracrustal rocks, during the climax of the Transamazonian cycle at approximately 1800 Ma ago. Continuous convergence and blockage of structures produce transition to transcurrent tectonics (transpression) with a consequent moderate uplift.

ResumenLa evolución metamórfica de mármoles dolomíticos y rocas calco-silicáticas asociadas aflorantes en la localidad de Punta Tota (NE de Tandilia, provincia de Buenos Aires, Argentina), es evaluada a través de estudios petrográficos, geotermobarométricos y de inclusiones fluidas. Los mármoles dolomíticos constituyen capas delgadas intercaladas en un espeso manto anfibolítico que forma la parte superior de una secuencia de basamento estratificada. La secuencia comienza en su base con migmatitas granatíferas con gran profusión de segregados pegmatíticos, sobre las que se apoyan gneises biotítico-granatíferos. Las condiciones del pico metamórfico fueron estimadas en 750–800 °C y 5–6 kb, seguido por un descenso térmico aproximadamente isobárico hasta alrededor de500–450 °C y 5.5–6.5 kb. Las asociaciones de fases anhidras del metamorfismo progresivo de mármoles (Fo + Cal + Dol + Cpx + Spl) y de las rocas calco-silicáticas adyacentes (Cpx + An + Cal + Qtz), fueron intensamente retrogradadas a minerales hidratados (Tr, Tlc, Grs, Czo, Srp) con el descenso térmico y el incremento de la actividad del agua. La intensa retrogradación de las rocas se atribuye al emplazamiento de cuerpos pegmatíticos ricos en volátiles (Qtz + Pl + Kfs + Bt + Grt), que dan lugar también a la cristalización de clinocloro + flogopita en los mármoles y biotita + muscovita en las rocas calco-silicáticas adyacentes. Las reacciones metamórficas basadas en las relaciones texturales y evaluadas a través de una grilla petrogenética apropiada, en combinación con los resultados geotermobarométricos y las isocoras obtenidas a partir del estudio de inclusiones fluidas, permiten postular una trayectoria P–T antihoraria para la evolución metamórfica de estas rocas. Se proponen dos probables ambientes geotectónicos para la trayectoria P–T determinada: (1) adelgazamiento cortical y de la cubierta sobreyaciente en un ambiente ensiálico de intraplaca y (2) desarrollo de una cuenca marginal de retroarco, asociada a un margen de placa convergente oceánico-continental. En ambos modelos, el regimen extensional inicial es seguido por una etapa compresional con engrosamiento del basamento y las rocas supracorticales, durante el climax del ciclo Transamazoniano a alrededor de los 1800 Ma atrás. La convergencia continua y el bloqueo de las estructuras produce la transición a una tectónica de transcurrencia (transpresión), dando lugar consecuentemente a un levantamiento moderado.