Nuevos diagramas de discriminación tectónica para rocas volcánicas básicas y ultrabásicas por medio de relaciones log-transformadas de elementos de alto potencial iónico e implicaciones para procesos tectónicos

Resumen

El manejo estadísticamente correcto de datos composicionales requiere transformaciones logarítmicas de relaciones de composiciones, mientras que la técnica multivariable de análisis discriminante lineal (LDA) supone una distribución normal de las variables transformadas. Adicionalmente a otros requerimientos, ambos aspectos fueron tomados en cuenta para proponer cinco nuevos diagramas de funciones discriminantes basados en relaciones-log de cinco elementos de alta fuerza de campo – (TiO2)adj, Nb, V, Y y Zr. Una base mundial representativa de datos de 1877 análisis de magmas básicos y ultrabásicos de cuatro ambientes tectónicos de arco de isla, rift continental, isla oceánica y cresta mid- oceánica, fue empleada. Después de identificar valores discordantes en las relaciones log-transformadas mediante pruebas de discordancia de tipo sencillo, 1793 análisis demostraron ser distribuidos en forma normal en términos de las cuatro variables siguientes: ln(Nb/(TiO2)adj), ln(V/(TiO2)adj), ln(Y/(TiO2)adj) y ln(Zr/(TiO2)adj). El uso de LDA con el conjunto de datos completos de 1877 análisis divididos entre 1477 análisis para el entrenamiento y 400 para la prueba proporcionó altos valores de éxito de 78.5–92.2% y 81.7–93.0% para la discriminación de los cuatro ambientes tectónicos basados en los conjuntos de entrenamiento y prueba, respectivamente. Sin embargo, usando LDA de los 1793 análisis distribuidos normalmente divididos entre 1393 análisis para el entrenamiento y 400 para el de prueba, obtuvimos diagramas nuevos que demostraron aún más altos valores de éxito de 80.2–93.5% y 84.0–94.0%, respectivamente. La ventaja de cumplir con el requerimiento de distribuciones normales de las variables log-transformadas reside en la observación de que se obtuvo una ganancia neta de 0.5–3.3% en los valores de éxito cuando el LDA fue aplicado correctamente a relaciones log-transformadas libres de valores discordantes (1793 análisis) en comparación con el conjunto completo de datos (1877 análisis). La aplicación de estos diagramas discriminantes a ofiolitas de la Península de Taitao (sur de Chile), complejo Gabal Gerf (noreste de África), Jormua (noreste de Finlandia) e Isla Macquarie (suroeste del Pacífico), indicó el ambiente tectónico de cresta mid-oceánica, transicional entre el arco de isla y cresta mid-oceánica, cresta mid-oceánica y rift continental, respectivamente. Aunque solamente pocas muestras de rocas de un estudio sobre Suecia sur-central pudieron ser identificadas como máficas, los diagramas propuestos indicaron un ambiente de arco para esta área. La aplicación a tres estudios de Turquía, siendo un país con un historial geológico sumamente complejo, sugirieron el ambiente de rift continental para las rocas volcánicas cuaternarias de Kula, evidencia inconclusa para rocas volcánicas jurásicas de Pontides oriental, ambiente de arco para ofiolitas de cinturón de Tauride y rift continental para zonas de este de Anatolia y las fallas del Mar Muerto, la última aplicación se basó en los cálculos de las probabilidades para cada muestra sin la necesidad de graficar los resultados en los diagramas de discriminación. El uso de las muestras de relaciones log-transformadas libres de valores discordantes de cada área en nuestros nuevos diagramas discriminantes confirman estas conclusiones para todas las áreas, proporcionando una discriminación mejor en todos aquellos casos en donde se observaron estos valores discordantes. Sugerimos que los diagramas nuevos sean usados para la discriminación tectónica de muestras de rocas básicas y ultrabásicas con una distribución normal de las variables log-transformadas, libres de valores discordantes. La naturaleza básica y ultrabásica de las muestras a utilizar deberá ser determinada con el programa computacional SINCLAS y los valores discordantes de las variables log-transformadas identificadas con el programa DODESSYS, mientras que el uso de los nuevos diagramas propuestos entre 2004 y 2011 podría ser facilitado por el programa TecD.