En el estudio preliminar de Grande (2007) se sugirió la posibilidad de que estos xenolitos se podrían obtener de un muestreo vertical de toda la litósfera continental, comenzando por el manto superior mismo, y continuando con la corteza inferior, la corteza superior y las rocas sedimentarias supracorticales. El objetivo del presente trabajo fue el de corroborar la presencia del basamento de alto grado, de rocas probablemente pertenecientes a los orógenos del Paleozoico medio-tardío o del Mesozoico y de las Napas de Lara, que incluirían secuencias cretácicas y terciarias.

Entre los años 2002 y 2008 en la ladera sur del cerro Atravesado Norte fueron recolectadas 24 muestras de mano de lavas con numerosos xenolitos, como bloques sueltos. También fueron recolectados, in situ, tres nódulos mantelares de peridotita espinélica, de hasta 35 cm de diámetro y uno de anortosita de 20 cm de diámetro. En el presente trabajo se da una descripción petrográfica de las muestras, pero es de notar que algunas secciones finas de lava contienen varios xenolitos diferentes, mientras que otras fueron elaboradas en xenolitos decimétricos y abarcan una sola litología. La nomenclatura utilizada para identificar cada muestra y cada xenolito individual se explica en el anexo. La composición mineralógica se resume en las tablas 1 y 2.

Todas las muestras corresponden a la peridotita (lherzolita espinélica y lherzolita), y probablemente constituyen nódulos mantelares.

+: Incluye enstatita accesoria;

Abreviaturas: Q: cuarzo; Pl: plagioclasa; Ms: moscovita; Chl: clorita; Cb: carbonatos; Ttn: titanita; Ru: rutilo; Px: piroxeno; Cpx: clinopiroxeno; Opx: ortopiroxeno; Phl: flogopita Cr-spn: Cr-espinela; Ol-S: olivino serpentinizado; Cb: carbonatos; Op: opacos.

Tabla 2. Composición modal de los xenolitos metamórficos en la lava del cerro Atravesado.

En las muestras recolectadas por Escorihuela & Rondón (2000) y Grande (2007, 2008), se reunió un conjunto de xenolitos centimétricos a decimétricos, que fueron agrupados como sigue:

- Chert negro (rico en materia orgánica).

Litológicamente corresponden a muestras de peridotita y en muestra de mano constituyen cuerpos esféricos a discoidales, con diámetro máximo de hasta 35 cm, embebidos en las lavas de la ladera sur del cerro Atravesado Norte (figura 3). Internamente muestran zonas periféricas de carbonatación de color pardo-marrón, probablemente debido a los carbonatos de Ca-Fe que remplazan a los piroxenos y zonas centrales de color verde de olivino y posible ortopiroxeno serpentinizados, pero de aspecto todavía ígneo y fresco. Es notable en estos nódulos la presencia de grandes cristales de 3-4 mm de Cr-espinela de color negruzco y brillo subadamantino (figuras 4 y 5). Petrográficamente son peridotitas con olivino serpentinizado a formas reticuladas y nodulares típicas (figura 6a), atravesadas por vetillas de crisotilo, con algunos remanentes de cristales de ortopiroxeno serpentinizado, pero es difícil observar en ellas clinopiroxenos, pues están casi totalmente carbonatados, pero a pesar de ello se consideraron como de lherzolita o harzburgita espinélica. Su descripción petrográfica es la siguiente (tabla 1):

Olivino (serpentinizado): verde pálido, nodular, atravesado por retículas de vetas de crisotilo y pseudomorfizado a antigorita de aspecto plumoso o laminar. En parte las vetas de crisotilo han sido también carbonatadas y están orladas por microcristales opacos, posiblemente magnetita.

Clinopiroxeno (probable): totalmente alterado a carbonatos de Ca-Fe, se infiere su presencia debido a la existencia de parches de carbonato dentro de la peridotita.

Ortopiroxeno (serpentinizado): transformado a antigorita plumosa o laminar (bastita). Muy difícil de localizar en la matriz de olivino serpentinizado.

Cr-espinela: vistosos cristales ameboidales de intenso color pardo-naranja, fracturados, algo alterados a carbonatos de Ca-Fe, y con núcleos opacos de posible cromita (figura 6).

Serpentina: como antigorita laminar y plumosa remplazando totalmente al olivino y al ortopiroxeno, o como crisotilo fibroso en vetillas que atraviesan los cristales de olivino serpentinizado, o que a veces cortan la lava ultrabásica.

Carbonatos: granulares, de aspecto algo sucio y oxidado, podría tratarse de siderita o ankerita, minerales que han sido hallados con frecuencia por el autor en estas lavas alteradas de Falcón.

Alcanzan tamaños de hasta 7 mm de largo y se presentan aislados en la matriz volcánica. Están alterados a serpentina antigorítica, pero conservan continuidad óptica y extinción paralela (figura 7a), lo que atestigua que son cristales individuales fracturados de ortopiroxeno, separados de los nódulos mantelares que los contenían. Están cortados transversalmente por vetillas de carbonato y crisotilo y rodeados por una zona de reacción hidrotermal de carbonato y clorita.

Estos comprenden granulita máfica, anortosita y mármol con diópsido y flogopita. Grande (2007) los interpretó como fragmentos de un basamento metamórfico de alto grado, de afinidad grenvilliana, presente en varias localidades del NO de Venezuela, en forma de basamento de cuencas, bloques y olistolitos en conglomerados terciarios de las formaciones Nuezalito (Skerlec, 1976), Matatere (Martínez & Valletta, 2008) y Casupal (Lozano & Mussari, 2008), y en los afloramientos del cerro El Guayabo, estado Yaracuy (Grande et al. 2008; (Grande & Urbani, 2009). Su petrografía no deja lugar a dudas de su alto grado metamórfico (tabla 2).

Es un xenolito de 2 cm de diámetro embebido en la lava, de color pardo oscuro, grano medio, aspecto gabroide, con plagioclasa abundante y pseudomorfos de piroxenos cloritizados y/o carbonatados. Se evidencian texturas metamórficas típicas la facies de la granulita (figura 7b). La presencia de posibles pseudomorfos de orto o clinopiroxeno carbonatados y cloritizados permite clasificar estas rocas como posibles gabros charnockíticos. Los piroxenos están bastante descompuestos, pero es posible diferenciar los ortopiroxenos (ricos en Fe) de los clinopiroxenos (pobres en Fe) por su alteración a hidróxidos de Fe. A continuación se da su descripción petrográfica.

Piroxenos (probables): pseudomorfos redondeados con hábito prismático corto. No puede acertarse el tipo de piroxeno debido a su alteración casi total a carbonatos ferruginosos y clorita, pero los granos más oscuros y ricos en Fe fueron posiblemente de ortopiroxeno rico en Fe.

Carbonato: incoloro, anhedral, de aspecto limpio, posiblemente calcita o dolomita, a menudo con textura de mortero, fuertemente triturado, con intensa deformación y plegamiento de las maclas polisintéticas.

Diópsido: neutro, subhedral a euhedral, casi siempre bien preservado (figura 11a), mostrando exsoluciones muy finas de ortopiroxeno, se trata de clinopiroxeno cálcico pobre en Fe. Los cristales a veces han sido sustituidos por el carbonato de la matriz o aparecen totalmente cloritizados.

Cuarzo: incoloro, granular, escaso. Forma agregados donde es muy visible la poligonalización de los bordes rectos.

Apatito: incoloro, prismàtico-hexagonal, idioblástico con secciones prismáticas hexagonales, escaso.

Cuarzo: en bandas granoblásticas de cristales finos a gruesos alternadas, a veces algunos cristales más grandes como porfidoclastos. Fuerte extinción ondulatoria y bordes suturados.

Roca oscura de grano muy fino formadas por cuarzo microcristalino acompañado por manchones marronuzcos de materia orgánica y escasos fósiles de gasterópodos. El grado de recristalización de los microfósiles carbonáticos originales no permite su reconocimiento (figura 16).

Son rocas limolíticas, formadas por granos de cuarzo subredondeados, con bordes suturados (figura 19b), laminaciones moderadamente gradadas de limonita y lutita (figura 19a) y separadas unos 5 mm, y lutitas ricas en materia orgánica con lentículas de cuarzo microcristalino, que podrían ser lentes arenosos o fósiles recristalizados (figura 19c).

El origen más probable de las lavas de la cuenca central de Falcón y del cerro Atravesado posiblemente se debió a un proceso de colapso orogénico ocurrido en la región de retro-arco (back-arc) del arco de Grenada cuando éste se hallaba frente a la parte NO de Sudamérica, donde se generó un pequeño rift continental en cuyas etapas iniciales fueron intrusionados chimeneas de brecha basanítico-tefríticos como los cerros Atravesado y Redondo, llenos de xenolitos corticales y mantelares. Rodríguez & Sousa (2004) notan que en el perfil geofísico desde cabo San Román a Barquisimeto ocurrió un alargamiento cortical de la Cuenca de Falcón de unos 7,9 km durante el Oligo-Mioceno, suficiente para explicar la extensión litosférica y una irrupción menor del manto astenosférico, que por fusión parcial y descompresión adiabática generó una modesta cantidad de magma básico intraplaca, de tendencia alcalina a transicional. Señalan los mencionados autores que aun después de la fase compresional post-miocena que invirtió la cuenca y originó el Anticlinorio de Falcón, el Moho en la cuenca central de Falcón se halla a unos 20 km de profundidad, estando la corteza todavía notablemente adelgazada debido a ese evento.

El modelo tectónico propuesto por McMahon (2001) (figura 20) muestra que los primeros cuerpos intrusivos (Atravesado y Redondo, Fase I) fueron chimeneas de brecha explosivas (diatremas) que irrumpieron a través de la litósfera mantelar trayendo a la luz nódulos de peridotita (lherzolita espinélica, figuras 4, 5, y 6), mientras que a niveles algo más someros el fracturamiento de la corteza continental permitió que también trajeran a la superficie xenolitos del basamento continental probablemente precámbrico, de afinidad grenvilliana (figuras 7, 8, 10 y 11), de los orógenos paleozoicos o mesozoicos de bajo grado (figura 12) y de napas sedimentarias post-jurásicas (figuras 13, 16, 18 y 19). Los cuerpos de la Fase II fueron mantos y chimeneas de basalto alcalino y hawaita, mientras que los últimos cuerpos (Fase III) fueron de basalto transicional a tholeítico (Agachiche, Manaure) y formaron mantos y chimeneas a menudo con estructuras columnares y carecen de xenolitos. La estrecha cuenca marina formada fue un retro-arco donde ocurrió la sedimentación de aguas profundas de las formaciones Paraíso y Pecaya, de modo que los cuerpos intrusivos fueron emplazados en sedimentos pelítico-psamíticos saturados en agua, desatándose así una vigorosa circulación hidrotermal, que alteró tanto a las lavas como a los xenolitos contenidos en ellas con una fuerte carbonatación y cloritización. El episodio de expansión cortical tuvo una relativa corta duración, unos 8 Ma, de modo que hace 15-14 Ma comenzó un cierre de cuenca diacrónico y finalizó la actividad ígnea. Las edades disponibles corresponden a dataciones efectuadas por el método Ar-Ar, presentadas por McMahon (2001).

El grado de alteración de los minerales dificulta su identificación, tanto es así que fueron consideradas como rocas gabroides por Brueren (1949) y Muessig (1978, 1979). Sin embargo las complejas texturas de la plagioclasa (antipertítica, mirmequítica y poiquiloblástica), además de la fuerte alteración de los piroxenos y un leve bandeamiento, evidencian su naturaleza metamórfica (figura 7b). Igualmente en la anortosita son evidentes las texturas ígneas de adcumulado y mesocumulado, formadas por el asentamiento de cristales de plagioclasa como fase cumulus en el fondo de una cámara magmática, donde el líquido residual intersticial promovió el sobrecrecimiento de los cristales de plagioclasa previos, siendo comunes en ellos los típicos bordes rectos, la poligonalización con puntos triples y la ausencia de zonación que caracterizan a estas texturas (figuras 8b y 9).

El mármol de alto grado metamórfico es una roca carbonática metasedimentaria, que considerando su edad posiblemente proterozoica no puede sino representar antiguos arrecifes o plataformas de estromatolitos, de algas carbonáticas coloniales que aun persisten en algunas playas australianas. En esos lejanos tiempos no existían ni siquiera braquiópodos, crinoideos o corales, sólo se conocen y son muy difundidas en ese eón estas colonias algales que en algunos cinturones de rocas verdes proterozoicos muestran muy poco metamorfismo y recristalización, permitiendo acertar su origen orgánico. Siendo este mármol una roca con diópsido y flogopita (figura 11), ninguna estructura orgánica ha sido preservada debido a su recristalización y neomineralización a altas temperaturas, en la facies de la granulita. Su abundancia en diópsido y flogopita implicaría que las rocas carbonáticas precursoras fueron depositadas en plataformas o mares epicontinentales en márgenes pasivos, pero con un cierto aporte terrígenos de arcilla illítica potásica (flogopita) y posible cuarzo detrítico (silicatos). La dolomitización de las calizas originales pudo haber ocurrido, tal como sucede en tiempos más recientes, en ambientes supramareales del tipo sabkha, o de lagunas hipersalinas, en clima árido a semiárido.

Cabe destacar que la fuerte silicificación observada en la Formación La Luna se debió a un proceso diagenético de la propia unidad y no está ligado al hecho de haber sido arrancada esta roca de las Napas de Lara en el basamento de la cuenca de Falcón para luego ser incorporada al cuerpo volcánico donde se halla. Como se dijo antes, la alteración que tienen todos los xenolitos y las lavas del cerro Atravesado es carbonato-clorítica, no silícea.

Abreviaciones: IP: ígnea plutónica; SC: sedimentaria clástica; SB: sedimentaria bioquímica;

MS: metasedimentaria; MI: metaígnea.

Tabla 4. Correlación de los xenolitos con ciclos o eventos tectónicos según Grande (2005).

El origen profundo de estas lavas alcalino-máficas es indiscutible debido a su contenido en nódulos mantelares de peridotitas espinélicas y xenocristales de ortopiroxeno separados de estos, que provienen de la litósfera mantelar de Sudamérica. El ascenso explosivo de estas chimeneas de brecha de lava basanítico-tefrítica rica en volátiles irrumpió a través de la corteza continental, de modo que ha sido posible hallar en ellas también xenolitos provenientes de distintos niveles de la corteza, incluyendo los de un posible basamento Proterozoico interpretado recientemente por Grande (2007) y Grande et al. (2007, 2009).

En este trabajo ha sido reconocida por primera vez la presencia de xenolitos de rocas sedimentarias de la cuenca occidental de Venezuela posiblemente atribuibles a la base de la Formación La Luna, de edad Cenomaniense, y de orógenos del Paleozoico tardío (hercinianos), o más probablemente del Mesozoico. Se concluye que el basamento de la cuenca de Falcón central consta probablemente de napas imbricadas -similares o continuación de las Napas de Lara que afloran unos 40 km al sur, en Siquisique- que involucran rocas pertenecientes al menos a cuatro ciclos o eventos tectónicos de los cuales se interpretan: de alto grado (grenvilliano), de bajo grado (Apalachiano-Ouachita o de la cordillera de la Costa), y se reconocen: el proto-Caribeño (margen pasivo Cretácico al norte de Sudamérica) y el Falconiano (apertura de cuenca retro-arco o de colapso orogénico, con actividad ígnea intraplaca asociada).

Según Mendi et al. (2005) en la plataforma de La Vela, situada a unos 70 km al norte del cerro Atravesado, el basamento de la cuenca de Falcón está constituido por rocas metamórficas de alto grado de probable origen grenvilliano (mármol, gneis pelítico de alto grado, granulita félsica y clinopiroxenita), de metasedimentaria tipo Filita de Pueblo Nuevo o de roca basáltica tipo Complejo de Santa Ana, estando ausentes aparentemente en esa zona las rocas (napas) post-jurásicas (sedimentarias).

Se requiere de un modelo tectono-sedimentario integrado de la cuenca de Falcón que trate de explicar las variaciones tan marcadas observadas en el basamento de la misma, puesto que las Napas de Lara están ausentes en la zona al norte de La Vela, pero están presentes al sur, como basamento de las formaciones Paraíso y Pecaya, de edad Oligoceno, donde fue intrusionada posteriomente la chimenea del cerro Atravesado y los otros cuerpos ígneos asociados.

Varios fragmentos de 0,5-1 kg de cada uno de los xenolitos mantelares aquí estudiados han sido enviados a la Universidad de Arizona, para efectuar en ellos análisis con microsonda de electrones a fin de realizar estudios de geotermometría y geobarometría en las Cr-espinelas mantelares. Además se va a determinar la edad U-Pb en circón por el método SHRIMP, pues resultó que estos xenolitos peridotìticos contienen circón en proporciones realmente inusitadas para rocas ultramáficas. Con este estudio se tendrá una idea de la profundidad, temperatura y edad de la litósfera mantelar debajo de la cuenca de Falcón, que es parte de la litósfera continental de Sudamérica. Se espera publicar dichos resultados este mismo año, en una revista internacional.

El autor desea expresar su agradecimiento a los Profesores Olga Rey y Rafael Falcón, del Departamento de Geología de la U.C.V., por sus valiosos aportes en la identificación de las unidades sedimentarias y la fauna fósil presente. Al profesor Franco Urbani por su asesoría y amplia colaboración en este trabajo. Al profesor Ricardo Alezones, al ingeniero Luis Camposano y los tesistas del laboratorio 330 del Departamento de Geología de la U.C.V. por su ayuda en la toma de las numerosas fotomicrografías. Igualmente se agradece al ingeniero Eduardo Rivadeneyra por su desinteresada ayuda y soporte en las labores de campo en la zona del cerro Atravesado en enero de 2008. Y también al señor Arturo Cedeño por la elaboración de las excelentes secciones finas. Este trabajo es una contribución parcial del proyecto GEODINOS G-2002000478 (UCV-FUNVISIS-FONACIT).

CONTEO MODAL DE LAS SECCIONES FINAS

La petrografía de las secciones finas de los xenolitos y xenocristales se realizó en un microscopio petrográfico binocular, marca Leica, modelo DMLP. El conteo fue efectuado visualmente, apoyándose en tablas gráficas de porcentajes modales de uso corriente en el laboratorio. Para los propósitos de este trabajo no se consideró necesario un conteo modal preciso efectuado con métodos mecánicos o electrónicos, puesto que las litologías ígneas abarcan amplios rangos en su composición mineralógica, estando muy alteradas para poder hacer estimaciones exactas. En los xenolitos metamórficos, al no ser clasificados con diagramas de ningún tipo sino con criterios mineralógico-texturales o protolìticos, tampoco es necesaria mucha precisión en sus porcentajes modales. Estos, exceptuando los de mármol dolomítico, también están muy alterados y ni siquiera se puede identificar toda su mineralogía en detalle.

Para una correcta descripción de los xenolitos, microxenolitos y xenocristales embebidos en las lavas del cerro Atravesado se utilizó la siguiente nomenclatura, puesto que una misma muestra de lava puede contener hasta 3-4 xenolitos o xenocristales diferentes, que deben ser correctamente identificados:

- Cuando un mismo xenolito ha sido fotografiado en ángulos o aumentos distintos se designa X2.1, que significa foto "1" del xenolito X2.

- Cuando el xenolito es de gran tamaño la sección fina entera abarca sólo esa litología y se nombra simplemente como la muestra: FA-39, FA-53, etc.

Roca sedimentaria laminada, rica en arcillas y materia orgánica. Contiene un 20% de microfósiles recristalizados a cuarzo embebidos en una matriz fina arcillosa. Está atravesada por una vetilla de carbonato de origen hidrotermal.

Roca sedimentaria granular con cemento de sílice y remanentes de material arcilloso. Rodeada de una zona de reacción de carbonato-clorita, donde la clorita sustituye parcialmente al cuarzo.

Cuarzo: 45%

Arcillas: 20%

Clorita: 20%

Carbonato: 15%

Es un fragmento donde se observan dos litologías contrastantes, dos láminas, separadas unos 3 mm, de arenisca cuarzosa muy fina, y en medio de ellas una lámina lutítica finamente laminada y oscura.

Fragmento de limolita rico en materia orgánica, con matriz silicificada. Alterada en dos sus extremos a carbonato.

Arcillas: 85%

Cuarzo microcristalitno: 13%

Materia orgánica: 2%

Roca laminada formada por parches ricos en lentículas de cuarzo microcristalino que pudieran ser fósiles silicificados o lentículas arenosas. Las láminas ricas en estas lentículas se hallan separadas unos 5 mm entre sí. Alterado por sectores a carbonato de origen hidrotermal.

Rocas de grano muy fino formadas por cuarzo microcristalino acompañado por manchones marronuzcos de materia orgánica. El grado de recristalización de los fósiles carbonáticos originales no permite su reconocimiento.

Cuarzo microcristalino: 97%

Materia orgánica: 3%

Wackstone sustentado por fósiles silicificados de posibles foraminíferos cretácicos con quilla. Es posible reconocer individuos altamente recristalizados a cuarzo granular de foraminíferos pláncticos del Cretácico medio de los géneros Rotalipora y Helvetoglobotruncana, reconocibles por características morfológicas externas de sus contornos, pero el grado de recristalización no permite apreciar detalles internos de su estructura y mucho menos sus características ornamentaciones. Como todos los xenolitos descritos está rodeado por una zona de reacción de carbonato que lo rodea totalmente.