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El tras arco en el sistema Andino temprano (Jurásico
Tardío), en el margen chileno
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Verónica Oliveros *, Pablo Rossel , Reynaldo Charrier , Mariana Labbé , Roberto Merino
1. Departamento Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción, Barrio Universitario s/n, Concepción, Chile.
2. Escuela Ciencias de la Tierra, Universidad Andres Bello, Campus República,Santiago.
3. Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile.
4. Servicio Nacional de Geología y Minería, Avda. Santa María 0140, Providencia, Chile.
* email: voliveros@udec.cl
Resumen. Las unidades volcano-sedimentarias del
Jurásico Superior, aflorantes en la precordillera y alta
cordillera de Chile entre los 26° y 31°S, representan
unidades generadas en una cuenca de trasarco durante la
etapa temprana de la subducción andina. Dos cadenas de
rocas volcánicas, subparalelas al margen convergente,
indicarían el desarrollo de un episodio magmático
segmentado, cuya duración fue restringida (Jurásico
Tardío) en comparación con la actividad total del arco
contemporáneo (Jurásico Medio a Cretácico Temprano).
La fuente magmática principal en el sistema arco/tras arco
sería un manto deprimido con escasa contribución cortical.
Las variaciones composicionales entre franjas magmáticas
estarían controladas por la distancia a la fosa, de manera
análoga a los arcos de isla actuales. El episodio de
volcanismo de tras arco se generó durante una
continentalización de la cuenca, en la que los aportes
detríticos provenían en su mayor parte de bloques alzados
en el borde oriental de la misma. No existen evidencias de
que este proceso de continentalización se haya producido
en respuesta a un evento compresivo regional.
intermedia, con escasa contribución la corteza continental
a los fundidos de un manto astenosférico deprimido e
hidratado por los fluidos de la placa subductada (Lucassen
2006, Parada et al. 2007). Por el contrario, las unidades
volcánicas, y aquellas sedimentarias continentales que las
acompañan, han sido objetos de escaso estudios
sistemáticos y hasta hace poco se carecía de datos
geológicos detallados que permitieran contextualizar su
emplazamiento en la evolución del sistema de subducción
andino temprano (Jurásico Medio - Cretácico Tardío). Las
hipótesis para explicar la a franja volcánica situada al este
del arco principal son: a) la existencia de un arco externo
(Mpodozis y Ramos 2008), b) la existencia de un
volcanismo de trasarco (Charrier et al. 2007). En el
presente trabajo se resumen los principales resultados
petrológicos,
geoquímicos,
geocronológicos
y
sedimentológicos obtenidos en un estudio que abarcó ocho
formaciones volcano-sedimentarias del Jurásico Superior,
aflorantes en la precordillera chilena y en la cordillera
principal chileno-argentina entre los 26°30’ y los 30°30’S.
Palabras Claves: Trasarco, Andes, Jurásico.
2 Metodologías
1 Introducción
2.1 Petrología y geoquímica
La convergencia oblicua entre la placa oceánica y la placa
sudamericana, durante gran parte del período comprendido
entre el Jurásico Medio y Cretácico Temprano, habría
incidido en el desarrollo de un régimen de subducción
transtensional en el margen andino chileno (18-35°S)
(Scheuber y Gonzaléz 1999, Charrier et al. 2007). La
principal consecuencia de lo anterior es el desarrollo de un
voluminoso arco magmático, con orientación N-S, situado
en la actual Cordillera de la Costa y de una o varias
cuencas de trasarco generalmente paralelas al margen (Fig.
1). Las cuencas de tras arco tuvieron un carácter
esencialmente marino; sin embargo, afloramientos de rocas
sedimentarias continentales y volcánicas, asignadas al
Jurásico Tardío, indicarían que hubo un episodio de
continentalización entre los actuales 27°S y 35°S (e incluso
más al sur en la cuenca de Neuquén) (Oliveros et al, 2012).
Se recolectaron sobre 200 muestras pertenecientes a las
unidades volcano-sedimentarias de la Jurásico superior en
la precordillera y cordillera principal, además de una
decena de muestras pertenecientes a rocas volcánicas y
plutónicas asignadas al arco del Jurásico y Cretácico
Inferior. Se realizó un estudio petrográfico de
aproximadamente 100 rocas ígneas y se seleccionaron
alrededor de 40 para análisis químicos (elementos mayores
y traza) e isotópicos (Sr-Nd-Pb). Se realizaron 3 dataciones
Ar-Ar en hornblenda y 1 U-Pb en circones. Una brecha
volcánica en la base de la Formación Picudo entregó una
edad Ar-Ar de 163,2 ± 1,4 Ma; dos edades Ar-Ar en rocas
piroclásticas de composición dacítica arrojaron edades de
72,6 ± 1,0 y 35,5 ± 0,4 Ma, respectivamente, descartando
que estas unidades correspondan al volcanismo del
Jurásico Superior. Una edad U-Pb de 151,4 ±2,7 Ma fue
obtenida en circones de una toba en la Formación Picudo.
Los principales resultados geoquímicos están resumidos en
Rossel et al. (2012), quienes reconocen dos franjas de
volcanismo en el trasarco con características químicas
diferentes, dependientes de la distancia a la fosa y de
Las características y temporalidad del magmatismo
desarrollado en el arco Jurásico son relativamente bien
conocidas; este se caracterizó por el desarrollo de un
magmatismo de carácter calcoalcalino, de composición
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rocas volcánicas del Triásico, del arco Jurásico, de
unidades Proterozoicas y, solo en una localidad, de las
rocas marinas de trasarco (Labbé 2011, Merino y Oliveros
2012).
fuentes mantélicas distintas.
3 Discusión
3.1 Origen del volcanismo
La potencia de las secuencias volcánicas del Jurásico
Superior es relativamente pequeña, lo que sugiere que el
volcanismo debió haber ocurrido en un lapso restringido de
tiempo en relación a la actividad del arco magmático. Los
afloramientos de rocas volcánicas se encuentran de manera
continua en la Precordillera y alta Cordillera entre 26 y
31°S, pero las variaciones temporales y composicionales
sugieren una segmentación de los centros volcánicos (Fig.
2) que debió estar determinada por la distancia a la fosa
(Rossel et al. 2012) y la deformación en cada sector
específico (Labbe et al. 2012).
Si bien el desarrollo de un arco externo no puede ser
descartado como hipótesis para el origen del volcanismo
estudiado, es difícil conciliar la existencia de tres franjas
magmáticas paralelas (Fig. 2) con los modelos tectónicos
actuales para los arcos continentales. La disminución
significativa en el ángulo de subducción podría también
explicar la migración temporal del frente magmático hacia
el este entre los 160 y 140 Ma. Un cambio de estas
características en la configuración del margen convergente,
debió haber sido acompañado por la generación de un
frente de deformación progresivo desde al antearco al trasarco. Sin embargo, no hay evidencias de disconformidades
ente las unidades del Jurásico Inferior-Medio y las del
Jurásico Superior, aun cuando en algunos sectores existen
hiatus depositacionales importantes entre ellas.
La geoquímica de las rocas volcánicas del trasarco es
sistemáticamente distinguible de sus pares del arco, aunque
la fuente magmática principal de ambas sería un manto
deprimido con escasa contribución cortical (Fig. 2). Rossel
et al. (2012) indican que el sistema andino temprano puede
ser un análogo a los arcos de isla actuales. Aun cuando no
existe evidencia de convergencia entre placas oceánicas
para el período estudiado en los Andes; la corteza
continental particularmente adelgazada habría jugado un
rol escaso en la modificación de los magmas mantélicos,
explicando así las señales geoquímicas observadas.
Figura 1. Distribución esquemática de las principales unidades
relevantes al estudio. Ki: Modificado de Rossel et al. 2011.
2.2 Estratigrafía y sedimentología
Se construyeron alrededor de 15 columnas de detalle en las
Formaciones Quebrada Vicuñitas, Lagunillas, Picudo,
Algarrobal y Mostazal, entre los 26º30' y 31ºS. En las
columnas de las formaciones Lagunillas y Algarrobal se
realizaron análisis de facies, estudios de proveniencia de
clastos y de circones detríticos (Labbé 2011, Merino y
Oliveros 2012). Los resultados obtenidos hasta el
momento indican que las secuencias sedimentarias de la
franja más oriental (Fig. 1) tienen una edad máxima de
150,1 ± 4,0 Ma (Oliveros et al. 2012) y que para todas la
unidades los aportes provienen principalmente de plutones
y rocas ácidas del Paleozoico superior, pero también de
3.2 Evolución paleogeográfica en el Jurásico
tardío: continentalización de la cuenca
trasarco.
Los estudios efectuados sugieren que los sedimentos
continentales rojos fueron depositados en sistemas de
abanicos aluviales (Labbé 2011, Merino y Oliveros 2012)
desarrollados en cuencas tipo graben extensionales (Labbé
et al. 2012). Los principales aportes detríticos provendrían
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Agradecimientos
de bloques localizados hacia el este de el o los depocentros
de la cuenca de trasarco, donde en la actualidad afloran
unidades ígneas y sedimentarias con edades entre el
Ordovícico y Triásico , además de rocas proterozoicas in
situ o sus remanentes sedimentarios.
Este trabajo fue financiado por los proyectos Fondecyt
11080040 y DIUC 207.032.025-1.0.
Referencias
El fenómeno de depositación de sedimentos continentales
rojos y rocas volcánicas se ha reconocido también hacia el
sur del margen andino, hasta los 40°S, en la cuenca de
Neuquén. Dado que la sedimentación en la cuenca fue
principalmente marina hasta el Jurásico Medio y parte del
Jurásico Tardío, el retiro del mar que acompañó al
volcanismo debió producirse por cambios eustáticos o
tectónicos en el trasarco. Sin embargo, no ha sido posible
contextualizar la sedimentación continental en relación a
las variaciones globales del nivel del mar y, más
sorprendente aun, no existen evidencias de fenómenos
compresivos que hubiesen podido alzar y/o invertir los
depocentros marinos. Adicionalmente, para generar la
signatura geoquímica de las lavas estudiadas en el norte de
Chile, el modelo tectónico más apropiado requiere de la
existencia de un margen convergente en extensión. Queda
así abierta la interrogante sobre los mecanismos que
propiciaron una regresión marina tan extensa.
Charrier, R., Pinto, L., Rodríguez, M.P., 2007. Tectonostratigraphic
evolution of the Andean orogen in Chile. In The Geology of
Chile (Moreno, T., Gibbons, W.; editors.). The Geological
Society: 21-114. London.
Labbé, M.; Salazar, E.; Rossel, P.; Merino, R.; Oliveros, V. 2012.
Variaciones laterales en la arquitectura estratigráfica del Jurásico
superior en el valle del Tránsito: Evidencias del desarrollo de un
rift continental. In Congreso Geológico Chileno, No. 13,
Antofagasta.
Labbé, M.2011. Estudio sedimentológico de la Formación
Lagunillas, Jurásico Superior, norte de Chile (27º30'-28º30'S):
implicancias
paleogeográficas.
Memoria
de
Título
(Unpublished), Universidad de Concepción Departamento
Ciencias de la Tierra: 158 p.
Merino, R.; Oliveros, V. 2012. Sedimentología y proveniencia de las
secuencias continentales de trasarco del Jurásico Superior.
28º30’- 30ºS. In Congreso Geológico Chileno, No. 13,
Antofagasta.
Mpodozis, C.; Ramos, V. 2008. Tectónica jurásica en Argentina y
Chile: extensión, subducción oblicua, rifting, deriva y colisiones?
Revista de la Asociación Geológica Argentina 63 (4): 481-497.
Oliveros, V.; Labbé, M.; Rossel, P.; Charrier, R.; Encinas, A. 2012.
Late Jurassic paleogeographic evolution of the Andean back-arc
basin: new constrains from the Lagunillas Formation, northern
Chile (27º30’-28º30’S). Journal of Southamerican Earth Sciences
35:25-40.
Parada, M.P.; Lopez, L.; Oliveros, V.; Fuentes, F.; Morata, D.;
Calderón, M.; Aguirre, L.; Féraud, G.; Espinoza, F.; Moreno, H.;
Figueroa, O.;Muñoz, J.; Troncoso, R.; Stern, C. 2007. Andean
Magmatism. In The Geology of Chile (Moreno, T., Gibbons, W.;
editors.). The Geological Society: 115-146. London.
Rossel, P.; Oliveros, V.; Ducea, M..N.; Labbé, M; Charrier, R. 2011.
The Late Jurassic Andean back-arc volcanism, northern Chile
(26-31ºS). Mineralogical Magazine 75: 1756-1756.
Rossel, P.; Oliveros, V.; Charrier, R; Ducea, M..N. 2012. El sistema
andino del Jurásico Superior en el norte de Chile (26°-31°S):
evidencias geoquímicas de variación magmática del arco al tras
arco. In Congreso Geológico Chileno, No. 13, Antofagasta.
Scheuber, E.; González, G. 1999. Tectonics of the Jurassic – Early
Cretaceous magmatic arc of the north Chilean Coastal Cordillera
(22° - 26°S): A story of crustal deformation along a convergent
plate boundary. Tectonics 18: 895-910.
Figura 2. Marco tectónico propuesto para el volcanismo de
trasarco en el margen andino durante el Jurásico tardío. AFS:
sistema falla de Atacama. Modificado de Rossel et al.2011. Datos
geocronológicos del tras arco corresponden a este trabajo y a
Labbé et al. (2012),
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