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Geological setting of the Argentine Frontal Cordillera in the flat-slab segment (30°00′–31°30′S latitude)

2002; Elsevier BV; Volume: 15; Issue: 1 Linguagem: Espanhol

10.1016/s0895-9811(02)00007-x

1873-0647

N. Heredia, L. R. Rodríguez Fernández, G. Gallastegui, Pere Busquets, Ferrán Colombo Piñol,

Geochemistry and Geologic Mapping

The Argentine Frontal Cordillera, between latitudes 30°20′ and 31°20′S, presents an eastward-verging polycyclic structure. Two large groups of rocks with markedly different structural nature can be distinguished: a Paleozoic basement with characteristic thin-skinned structure and the Andean cover showing remarkable extensional Mesozoic structures inverted by Tertiary compressional tectonic events. These groups are divided by a large tectonic unconformity separating not only rocks with different style and degree of deformation but also different paleogeographic settings. The Cenozoic tectonic inversion is linked with the subhorizontal subduction of the Nazca Plate in the Pampean flat-slab segment and subsequent uplift of the Andean Cordillera. The Paleozoic basement is composed of Devonian and Permo-Carboniferous marine sedimentary rocks, separated by an angular unconformity. These rocks were deposited in siliciclastic and mixed sedimentary platforms, respectively, and intruded by Permo-Triassic granitoid rocks. The Devonian rocks were deformed by the Famatinian orogeny in Late Devonian times. The most important Paleozoic structures are related to the Gondwanic orogeny, of Permian age. These include east-vergent thrusts and related folds that record a large shortening component. The Andean cover, lying unconformably over the Paleozoic basement, is primarily volcanic and volcanoclastic, with some interbedded continental sedimentary rocks. Two main stratigraphic groups can also be defined here: an older sequence linked to an extensional tectonic event and a synorogenic sequence connected to a compressional tectonic event that produced an inversion of previous extensional features. The lower unit (Choiyoi Group: Permian and Triassic) is affected by normal faults with downthrown western blocks and intruded by Jurassic granodioritic rocks. The faults in this unit involve the Gondwanic basement in a typical thick-skinned tectonic style and are grouped in bands with N–S strike. The uppermost units (Vizcachas, Melchor, and Olivares groups: Tertiary and Plio-Quaternary) also lie unconformably over the latter. The normal faults were inverted in the upper Miocene by the uplift of the western block, deforming the lower and upper units in a compressional context during the Andean orogenic cycle. Displacement on reverse faults, measured in the Tertiary synorogenic rocks, is usually less than 1 km. The Tertiary crustal shortening calculated from cross-sections is about 10%, in contrast with the estimated 50% shortening of the Precordillera unit. All this shows that most of the crustal shortening of the Andean Cordillera during the compressional stage has been transferred to the Precordillera unit through the lower detachment fault. These facts also show that the Cordillera Frontal unit is an uplifted block in which the extensional structures have been preserved, and that the Rodeo–Upsallata basin is a piggy-back type. El área investigada en este trabajo abarca un sector de la unidad morfoestructural conocida como Cordillera Frontal, si bien el extremo oriental de la misma comprende parte de la Depresión de Rodeo–Upsallata. En la Cordillera Frontal se diferencian dos grandes conjuntos de rocas con naturaleza y estructuración diferentes: un substrato Paleozoico y una cobertera Mesozoico terciaria. El substrato Paleozoico está constituido por rocas sedimentarias depositadas en ambientes marinos o de transición, deformadas en el Devónico superior y el Pérmico inferior durante los Ciclos Orogénicos Famatiniano y Gondwánico, e intruidas por rocas granı́ticas permotriásicas. Las rocas relacionadas con el Ciclo Orogénico Famatiniano tienen una edad devónica y aparecen cubiertas en discordancia angular por los depósitos del Ciclo Orogénico Gondwánico, constituidos por la Formación Agua Negra (Carbonı́fero superior–Pérmico inferior). Dentro de la Formación Agua Negra se ha separado una sucesion preorogénica, predominantemente siliciclástica, y otra sinorogénica (Pérmico inferior) en la que aparecen numerosas intercalaciones de calizas estromatolı́ticas y rocas volcánicas; ambas sucesiones aparecen separadas por una discordancia de orden menor. Las principales estructuras relacionadas con la Orogenia Gondwánica son sistemas de cabalgamientos y pliegues relacionados, dando lugar a un acortamiento que oscila entre el 60–70%. Sobre el substrato Paleozoico se apoya discordantemente una cobertera Mesozoico–Cenozoica caracterizada por un predominio de rocas volcánicas, con rocas sedimentarias subordinadas, depositadas en ambientes continentales, que aparecen intruidas por granitoides Mesozoicos y Cenozoicos. Dentro de este conjunto superior se pueden diferenciar dos secuencias estratigráficas originadas en contextos tectónicos distintos y separadas por discordancias de diversa magnitud: una inferior compuesta por el Grupo Choiyoi, ligada a un proceso extensional, y otra superior ligada a un evento compresional posterior. Todas las rocas se encuentran deformadas durante el Ciclo Orogénico Andino, por fallas de dirección N–S, con geometrı́a lı́strica, enraizadas en un nivel de despegue común. La mayor parte de las fracturas presentan un juego normal, relacionado con un evento extensional Mesozoico, encontrándose sólo parcialmente invertidas por la compresión Cenozoica andina. La mayor parte de la compresión Cenozoica aparece ligada a la subducción subhorizontal de la placa de Nazca, a lo largo del segmento Pampeano. El acortamiento cortical calculado en la Cordillera Frontal es del orden del 10%, en contraste con el acortamiento de la Precordillera que se sitúa en el 50%. Este hecho implica que la mayor parte del acortamiento cortical Cenozoico de la Cordillera Frontal, se ha transferido hacia la Precordillera a través de un cabalgamiento basal. La Cordillera Frontal constituye un bloque levantado y trasladado pasivamente hacia el este, en el que se ha preservado la estructura extensional Mesozoica y gran parte de la estructuración gondwánica anterior. La depresión de Rodeo-Calingasta constituye una cuenca transportada (piggy-back basin).