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Paleozoic evolution of active margin basins in the southern Central Andes (northwestern Argentina and northern Chile)

1991; Elsevier BV; Volume: 4; Issue: 3 Linguagem: Espanhol

10.1016/0895-9811(91)90029-k

1873-0647

Heinrich Bahlburg, Christoph Breitkreuz,

Geochemistry and Geologic Mapping

The geodynamic evolution of the Paleozoic continental margin of Gondwana in the region of the southern Central Andes is characterized by the westward progression of orogenic basin formation through time. The Ordovician basin in the northwest Argentinian Cordillera Oriental and Puna originated as an Early Ordovician back-arc basin. The contemporaneous magmatic arc of an east-dipping subduction zone was presumably located in northern Chile. In the back-arc basin, a ca. 3500 meter, fining-up volcaniclastic apron connected to the arc formed during the Arenigian. Increased subsidence in the late Arenigian allowed for the accomodation of large volumes of volcaniclastic turbidites during the Middle Ordovician. Subsidence and sedimentation were caused by the onset of collision between the para-autochthonous Arequipa Massif Terrane (AMT) and the South American margin at the Arenigian-Llanvirnian transition. This led to eastward thrusting of the arc complex over its back-arc basin and, consequently, to its transformation into a marine foreland basin. As a result of thrusting in the west, a flexural bulge formed in the east, leading to uplift and emergence of the Cordillera Oriental shelf during the Guandacol Event at the Arenigian-Llanvirnian transition. The basin fill was folded during the terminal collision of the AMT during the Oclóyic Orogeny (Ashgillian). The folded strata were intruded post-tectonically by the presumably Silurian granitoids of the "Faja Eruptiva de la Puna Oriental." The orogeny led to the formation of the positive area of the Arco Puneño. West of the Arco Puneño, a further marine basin developed during the Early Devonian, the eastern shelf of which occupied the area of the Cordillera Occidental, Depresión Preandina, and Precordillera. The corresponding deep marine turbidite basin was located in the region of the Cordillera de la Costa. Deposition continued until the basin fill was folded in the early Late Carboniferous Toco Orogeny. The basin originated as an extensional structure at the continental margin of Gondwana. Independent lines of evidence imply that basin evolution was not connected to subduction. Thus, the basin could not have been in a fore-arc position as previously postulated. Above the folded Devonian-Early Carboniferous strata, a continental volcanic arc developed from the Late Carboniferous to the Middle Triassic. It represents the link between the Choiyoi Province in central Chile and Argentina, and the Mitu Group rift in southern Peru. The volcanic arc succession is characterized by the prevalence of silicic lavas and tuffs and volcaniclastic sedimentary rocks. During the latest Carboniferous, a thick ostracod-bearing lacustrine unit formed in an extended lake in the area of the Depresión Preandina. This lake basin originated in an intra-arc tensional setting. During the Early Permian, marine limestones were deposited on a marine platform west and east of the volcanic arc, connected to the depositional area of the Copacabana Formation in southern Peru. La evolución geodinámica del margen continental Paleozóico de Gondwana en la región austral de los Andes Centrales está caracterizada por la progresión hacia el oeste de cuencas orogénicas a través del tiempo. La cuenca ordovícica en la Puna y Cordillera Oriental del nort-oeste Argentino se originó en el Ordovícico Temprano como cuenca de tras-arco. El arco magmático correspondiente de una zona de subducción c con inclinación hacia el este estuvó probablemente ubicado en el norte de Chile. En la cuenca de tras-arco se formó, durante del Arenigiano, un abanico volcaniclástico granodecreciente en conexión con el arco magmático. El aumento en la subsidencia en el Arenigiano tardío permitió la depositación de grandes volumenes de turbiditas volcaniclásticas durante el Ordovícico Medio. Subsidencia y sedimentación fueron causadas por el comienzo de la colisión entre el Arequipa Massif Terrane (AMT) para-autóctono y el margen continental sudamericano en la transición Argenigiano-Llanvirniano. Se produjo de esta forma el corrimiento hacia el este del "arc complex" sobre le cuenca de tras-arco, la que se transformó consecuentemente en una cuenca marina de antepais. El resultado de tal corrimiento en el oeste fue la formación de una zona de abombamiento en el este, produciendo el ascenso y la emergencia de la plataforma de la Cordillera Oriental durante la Fase Guandacol en la transición Arenigiano-Llanvirniano. El relleno de la cuenca fue plegado durante la colisión final del AMT durante la Orogenia Oclóyica (Ashgilliano). Los estratos plegados fueron intruidos en forma post-tectónica por los granitoides de la Faja Eruptiva de la Puna Oriental, de edad presumablemente Silúrica. La orogenia produjo el área positiva denominada Arco Puneño. Al occidente del Arco Puneño, se desarrolló, posteriormente, una cuenca marina a partir del Devónico Temprano, cuya plataforma oriental ocupó el área de la Cordillera Occidental, Depresión Preandina y Precordillera. La correspondiente cuenca marina profunda turbidítica se ubicó en la Cordillera de la Costa. La depositación allí continuó hasta que el relleno de la cuenca profunda fue plegado durante la Orogenia Toco (Carbonífero Tardío temprano). La cuenca se originó como una estructura extensional en el margen continental de Gondwana. Datos de diversas fuentes independientes indican que la evolución de la cuenca no estuvo relacionada con la subducción. Por lo tanto, no pudo haber estado ubicada en una posición de ante-arco, como ha sido postulado anteriormente. Sobre las secuencias plegadas del Devónico-Carbonífero Temprano, se desarrolló un arco volcánico continental desde el Carbonífero Tardío hasta el Triásico Medio, el que representa la conexión entre la Provincia del Choiyoi en Chile Central y Argentina, y el rift del Grupo Mitu en el sur del Perú. Las secuencias del arco volcánico están caracterizadas por la prevalencia de lavas silícicas, tobas, y rocas sedimentarias volcaniclásticas. Durante el Carbonífero Tardio, se produjo la depositación de una espesa secuencia lacustre conteniendo ostrácados, en un extenso lago que abarcó el área de la Depresión Preandina. Esta cuenca lacustre se originó en un ambiente tensional de intra-arco. En el Pérmico Temprano, calizas marinas se depositaron en una plataforma, tanto al oeste como al este del arco volcánico, conectadas con el área de depositación de la Formación Copacabana en el sur del Perú.