Mineralogía de arenas del material parental de suelos del noreste de Santiago del Estero, Argentina

Abstract

El extremo noreste de Santiago del Estero se sitúa en el borde noroccidental de la cuenca de los Bajos Submeridionales (BBSS) en el sector distal del mega-abanico del río Salado. Para esta región se han reportado sedimentos eólicos (Formación Urundel), lacustres y fluviales, cuya génesis está vinculada con cambios climáticos y procesos neotectónicos del Cuaternario. La Formación Urundel se caracteriza por abundante cuarzo y ausencia de vidrio volcánico en las fracciones gruesas, e illita en la fracción arcilla. No obstante estudios recientes en la región revelaron la presencia de suelos y pedosedimentos compuestos por vidrio volcánico, illita, caolinita y minerales interestratificados illita-esmectita. El objetivo de este trabajo es profundizar en el conocimiento de la génesis y evolución de los suelos de este sector de los BBSS, a través del estudio mineralógico de la fracción arena de cinco perfiles ubicados en una toposecuencia. Se incluyen otros datos analíticos físicos y físico-químicos para complementar las interpretaciones. Los análisis permitieron diferenciar una paleosuperficie (P) en la base de los perfiles y dos unidades depositacionales (UD) sobreyacentes, que comprenden al pedosedimento (UD I) y a un material de poco espesor y de textura fina (UD II). También se reconoció un nivel de transición señalado como UD I-P. En todos los casos se identificó cuarzo, feldespatos, alteritas, vidrio volcánico ácido, micas, hornblendas y piroxeno, además de pseudo-arenas y granos recubiertos, donde las proporciones de cada uno varían tanto dentro como entre perfiles. Las paleosuperficies (P) y las UD I-P son ricas en cuarzo y pobres en vidrio volcánico, micas, minerales ferromagnesianos, pseudo-arenas y granos recubiertos. En el pedosedimento (UD I) esta relación se invierte, siendo notorio el incremento en vidrio volcánico, pseudo-arenas y granos recubiertos, mientras que en la UD II se registran en general porcentajes intermedios. Estas variaciones se corresponden con los valores de la susceptibilidad magnética (χ), la cual es mayor en el solum de los perfiles y disminuyen hacia la base en relación al menor contenido de minerales ferromagnesianos. Por su parte, el abundante contenido de pseudo-arenas detectado en el pedosedimento (UD I) implica una subestimación del porcentaje de arcilla en el análisis granulométrico, lo que es reflejado además, en valores anómalos de la CIC calculados para esa fracción. Los resultados sugieren un modelo de evolución paisaje-suelo relacionado con los cambios ambientales del Cuaternario en la región, en donde las fluctuaciones climáticas y la dinámica tectónica del Pleistoceno Superior habrían provocado el reajuste en la red hidrográfica del río Salado, favoreciendo procesos de erosión de paleosuperficies y generando pedosedimentos. La mineralogía determinada para la paleosuperficie permite vincularla con los sedimentos del río Salado y con las areniscas cuarcíticas del sustrato prealuvional aflorante en el área. Por su parte, el pedosedimento se habría enriquecido en minerales de origen volcaniclástico, donde la elevada proporción de vidrio los relaciona con la Formación Tezanos Pinto, descrita más al sur en la cuenca de los BBSS. Finalmente, la UD II correspondería a otro evento de depositación eólica que cubrió la superficie de la subcuenca, probablemente durante alguno de los ciclos áridos del Holoceno.

The northeast of Santiago del Estero province is located in the northwestern edge of the Bajos Submeridionales basin (BBSS), in the distal area of the Salado river mega-fan (Fig. 1a). The pre-alluvial substrate in this sector of the Chaco plain is composed by the quartzite sandstones of the Las Piedritas Formation. According to the sedimentary model proposed by Iriondo (1990), the parent materials of the soils are of aeolian, lacustrine and fluvial origin. The genesis of these materials is linked to climatic variations and the neotectonic activity of the Quaternary. The aeolian sediments in the area would correspond to the loess of the Urundel Formation (Iriondo, 1990), which has been characterized by abundant quartz and absence of volcanic glass in the coarse fractions, and illite in the clay fraction.On the other hand, recent studies in the northeast of Santiago del Estero province revealed the presence of pedosediments, which were identified through micromorphological, mineralogical, chemical and physical analyses (Moretti et al., 2020). Unlike the Urundel Formation, soils and pedosedimentary parent materials show different proportions of volcanic glass in the sand fraction, while the clay fraction is composed of illite, kaolinite, and illite-smectite interlayer minerals, among other characteristics. Given the differences in mineralogy and origin between the mentioned sedimentary materials, the aim of this work is to improve the knowledge of the origin of the parent materials and their influence in the soil genesis in this region, through the mineralogical study of the sand fraction. Five soil profiles developed in different landscape positions were studied: an Entic Haplustoll (C-50) and a Typic Haplustoll (C-73) in the alluvial bajada unit; a Typic Argiustoll (C-16) in the slope unit; a Typic Haplustert (C-53) in the flood-plain unit; and a Typic Endoacuert (C-27) in the drainage network (Fig. 1b).The qualitative and quantitative mineralogical study was carried out on the most representative sand fraction (very fine sand: 50-100 μm) by means of optical polarization microscopy. The analysis and interpretation of the mineralogical data was complemented by other previous analytical data (Moretti et al., 2020): granulometry, cation exchange capacity of the clay fraction (CICarc), micromorphology on thin sections, and specific mass magnetic susceptibility (χ).The results obtained (Table 1), allowed to identify a paleosurface (P) at the base of the profiles, and two overlying depositional units (UD). UD I includes the pedosediment and UD II consists of a few centimeters thick fine-grained material. A transitional level (UD I-P) between the paleosurface and the pedosediment was also differentiated. For all the profiles, the identified minerals were quartz, feldspars, alterites, acid volcanic glass, micas, hornblendes and pyroxenes, in addition to silt-clayey micro-aggregates (pseudo-sands) and grains coated with clay and iron oxides (Fig. 2c; d; e; f y Fig. 3a; b; c; d). In each case, their percentages vary both within the same profile and between profiles, with different trends according to the soil-landscape unit.