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Tectonic controls on the development of a semi-arid alluvial basin as reflected in the stratigraphy of the Purilactis Group (upper cretaceous-eocene), northern Chile

1992; Elsevier BV; Volume: 5; Issue: 3-4 Linguagem: Espanhol

10.1016/0895-9811(92)90026-u

1873-0647

Adrian J. Hartley, Stephen S. Flint, Peter Turner, Elizabeth Jolley,

Paleontology and Stratigraphy of Fossils

The Upper Cretaceous-Eocene Purilactis Group of the north Chilean Precordillera consists of over 4100 meters of continental strata deposited in a retro-arc extensional basin. Deposited in an arid/semi-arid climate with no marine influence, the group comprises alluvial fan (51%), playa (35%), aeolian (8%), and lacustrine (6%) facies associations locally interbedded with volcaniclastic material. The basin-fill has an overall coarsening-upward profile and shows an increase in proximal fan facies up section, indicating basinward (eastward) fan progradation. Within the coarsening-upward profile, fan and playa facies are organized into: 1) large-scale (50–700 m thick) coarsening- (CU) and fining- (FU) upward cycles extending tens of kilometers, in which CU cycles represent tectonically induced (allocyclic) fan progradation during periods of decreased accomodation space (FU cycles reflect vertical aggradation and fan retreat during periods of increased accomodation space); 2) medium-scale cycles (15–50 m thick) extending up to 9 km, also representing tectonically induced fan progradation and retreat but superimposed on the larger scale cycles; and 3) small-scale, predominantly FU cycles (up to 15 m thick) extending only a few hundred meters and reflecting minor, autocyclically induced changes in sedimentation. Purilactis Group sediments were derived from a westerly (footwall) source of: 1) Upper Triassic to Lower Cretaceous sediments and volcanics (back-arc basin-fill), and 2) an andesite-dominated Upper Cretaceous volcanic arc sequence, unroofing of which is indicated by a systematic provenance change in the upper 500 meters of the group from dominantly andesitic to granodioritic detritus. Localized development of volcaniclastics in the uppermost part of the group — together with evidence of arc unroofing — indicates that arc activity, although synchronous, did not contribute significantly to the overall Purilactis basin-fill. Basin subsidence may have been influenced by thermal contraction related to cooling of the Late Cretaceous arc and/or isostatic uplift following arc unroofing, processes likely to result in relatively localized extension. A larger scale cause of extension may have resulted from the relatively slow convergence rates along the Andean margin during Late Cretaceous to Eocene times (< 55 mm/yr), which would have promoted subduction roll-back and, together with the slab pull force active at the subduction zone, resulted in the development of an extensional tectonic regime across the Andean margin. El Grupo Purilactis, de edad Cretácico Superior a Eoceno, aflora en la region septentrional de la Precordillera de Chile. Esta unidad esta constituida por 4100 m de sedimentos exclusivamente continentales depositados en una cuenca distensiva de tipo retro-arco, en los que con caracter local se intercalan materiales volcanoclasticos. las asociaciones de facies observadas caracterizan ambientes sedimentarios de tipo abanico aluvial (51%), playa-lake (35%), eolicos (8%), y lacustre (6%), depositados en condiciones aridas/semiaridas. Los materiales que contituyen el relleno de esta cuenca muestran una tendencia general granocreciente hacia techo. La distribución espacial de facies de tipo porximal, cuya abundancia es mayor hacia la parte superior de la secuencia, indican la tendencia progradante de los abanicos hacia el este. Dentro de la tendencia general granocreciente, los sedimentos de tipo abanico aluvial y playa-lake se organizan en tres ciclos de distinta escala: 1) ciclos granocrecientes (CU) o granodecrecientes (FU) de 50 a 700 m de esperor y cuya extension lateral es del orden de decenas de kilometros. Los ciclos de tipo CU representan el control tectonico de la progradacion de los abanicos (sedimentacion alociclica) en momentos en los que el espacio de acomodacion es reducido. Por el contrario, los ciclos FU representan periodos de agradacion vertical asociados con la ampliacion del espacio de acomodacion. 2) Ciclos de escala media (de 15–50 m de espesor) cuya extension lateral puede alcanzar hasta 9 km; representan periodos de progradacion/retrogradacion superimpuestos en los ciclos de orden superior. 3) Ciclos de escala pequeña (< 15 m de espesor) cuya extension lateral es de unos cuantos cientos de metros, y que representan cambios menores en la sedimentacion autociclica. El area fuente de los materiales que constituyen el Grupo Purilactis esta situada al oeste, y sedimentologicamente esta asociada al desmantelamiento de dos tipos de materiales: 1) sedimentos de relleno de la cuenca del back-arc, de edad Triasico Superior a Cretacico Inferior, y 2) los materiales andesiticos de edad Cretacico Superior que constituyen el arco volcanico, cuya erosion es indicada por el cambio sistematico en la composicion de los sedimentos a partir de los 500 m de materiales de tipo andesitico a detritus granodioritico. La presencia de materiales volcanoclasticos en la parte superior del grupo junto con las evidencias de desmantelamiento del arco volcanico indica que la actividad de este, aunque sincronica con la sedimentacion, no contribuyo de manera importante al relleno de la Cuenca de Purilactis. Aunque dificil de precisar, la subsidencia de la cuenca pudo haber estado relacionada con la contraccion termica asociada al enfriamiento del arco volcanic durante el Cretacico Tardio y/o al levantamiento isostatico consecuente con la erosion del arco volcanico, resultando en procesos de destension local. no obstante la subsidencia tambien puede explicarse dentro de un contexto de distension mas regional debido a la relentizacion relativa da la velocidad de convergencia en el margen andino durante el Cretacico Tardio a Eocene (×55 mm/ano). En este modelo, tasas de convergencia pequeñas inducirian subduccion de tipo "roll-back," lo que unido al empuje de placa e la zona de subduccion resultaria en el desarrollo de un regimen tectonico distensivo a lo largo del margen andino.