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The quaternary volcanic belt of the southern continental margin of South America: Transverse structural and petrochemical variations across the segment between 38°S and 39°S

1988; Elsevier BV; Volume: 1; Issue: 2 Linguagem: Espanhol

10.1016/0895-9811(88)90032-6

1873-0647

J. Muñoz B., Charles R. Stern,

earthquake and tectonic studies

In the segment between 38°S and 39°S of the southern South American continental margin volcanic belt, the volcanoes of the Quaternary "orogenic arc" may be divided into two groups: the first forming the volcanic front, which is located within the Cordillera Principal along a trend oriented 15° east of north; the second east of the volcanic front, occurring upon an uplifted precordilleran block that is east of the Bío-Bío/Aluminé fault system, trends west of north, and merges with the Cordillera Principal near 38°S. Quaternary "back-arc" plateau lavas, consisting of basalts erupted from small cones, occur in the valley east of this precordilleran block. Quaternary intra-arc and back-arc extension appear to be occurring in this section (38–39°S) of the southern South American volcanic belt and perhaps as far north as 34°S. South of 39°S, intra-arc extension is absent and the orogenic arc is restricted to the Cordillera Principal. Differences in the structural characteristics of the arc north and south of 39°S may be due to the change in age from older to younger oceanic lithosphere being subducted beneath, respectively, the two regions. Basalts erupted from both Quaternary arc and back-arc centers located east of the volcanic front between 38°S and 39°S have higher K20, Rb, Ba, and LREE contents, and higher La/Yb but lower Ba/La ratios, than basalts erupted along the volcanic front. 87Sr/86Sr ratios for arc lavas from volcanic centers both within and east of the volcanic front range from 0.7038 to 0.7041 independent of their Si02 content, suggesting that more silicic compositions developed from basalts by crystal-liquid fractionation without significant crustal assimilation. Back-arc plateau basalts from the region 38–39°S have Sr isotopic compositions similar to those of the arc volcanoes. Basalts from both the arc and the back-arc centers between 38°S and 39°S may form by partial melting of a large-ion-lithophile-element-enriched mantle source similar to the source of mantle-xenolith-bearing Quaternary alkali plateau basalts from southern Patagonia (south of 39°S), further modified by the addition of alkali elements derived from subducted oceanic lithosphere. En el sector entre los 38°S y 39°S del margen continental Sudamericano, los centros del arco volcánico orogénico Cuaternario puede ser divididos en dos grupos: el primero comprende el frente volcánico, que con una orientación nor-noreste se localiza en la Cordillera Principal; el segundo incluye centros ubicados al este del frente volcánico sobre un bloque precordillerano, individualizado al este del sistema de falla Bío-Bío/Aluminé, que con orientación nor-noroeste converge con la Cordillera Principal aproximadamente a los 38°S. En este sector de los Andes el volcanismo Cuaternario de tras-arco se manifiesta en erupciones basálticas relacionadas a conos pequeños que ocupan un área topograficamente deprimida al este del bloque precordillerano. Posiblemente durante el Cuaternario ha tenido lugar extensión intra-arco y tras-arco en este sector de los Andes y, también entre los 34°S y 38°S. Al sur de los 39°S no existe evidencia de extensión intra-arco y el arco volcánico orogénico está restringido a la Cordillera Principal. Las diferencias en las características estructurales del arco volcánico Cuaternario al norte y al sur de los 39°S pueden ser el resultado de variaciones de edad, desde más antigua a más jóven respectivamente, de la litósfera oceánica subductada bajo estas dos regiones. Los basaltos extruídos entre los 38° y 39°S por los centros cuaternarios del arco y tras-arco localizados al este del frente volcánico tienen mayores contenidos de K20, Rb, Ba, de elementos de las tierras raras livianas, y mayores razones La/Yb, pero menores razones Ba/La que los basaltos asociados a los centros del frente volcánico. Las razones 87Sr/86Sr para las lavas del arco volcánico, tanto para los centros volcánicos que forman el frente volcánico como para los centros del arco al este del frente volcánico, varían entre 0.7038 y 0.7041 independientemente del contenido de SiO2, sugiriendo que las composiciones mas silícicas se producen por cristalización fraccionada de magma basáltico, sin una asimilación cortical significante. Los basaltos cuaternarios de trasarco de la región 38–39° tienen composiciones isotópicas de Sr similares a los basaltos del arco. Los basaltos tanto del arco volcánico como de los centros de tras-arco, ubicados entre los 38°S y 39°S, pueden haberse fomado por fusión partial de tins fuente en el manto enriquecida en elementos litófilos de gran radio iónico, similar a la fuente de los basaltos cuaternarios alcalinos de tras-arco portadores de inclusiones ultramáficas del manto del sector sur de la Patagonia (al sur de los 39°S), pero modificada por la adición de elementos alcalinos derivados de una litósfera oceánica subductada.