110 millones de años de volcanismo andesítico (Triásico Superior

110 millones de años de volcanismo andesítico (Triásico
Superior – Cretácico Inferior) en la Cordillera de la Costa
(20°00’-21°15’S): nuevas edades U/Pb.
!
P. Vásquez*, F.A. Sepúlveda, A. Quezada
Servicio Nacional de Geología y Minería, Avenida Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile.
* email: paulina.vá[email protected]
!
Resumen. En la Cordillera de la Costa entre los 20° y 21°S
afloran potentes secuencias volcánicas de composición
andesítica a andesítica basáltica que se han asociado
clásicamente al volcanismo de la Formación Negra. En la
literatura, el volcanismo de la Formación La Negra se ha
asignado al Jurásico inferior a medio, con algunos eventos
más tardíos de volcanismo andesítico durante el Cretácico
Inferior. Nuestros datos revelan que este evento de
volcanismo de arco andesítico a andesítico basáltico se
extendió, casi continuamente, por lo menos 110 millones
de años en la Cordillera de la Costa (Triásico Sup. Cretácico Inf.). Este evento caracterizaría la Subducción
Andina Temprana, que acontece antes de la migración
hacia el este del arco volcánico durante el Cretácico
Superior en este segmento. Este trabajo presenta nuevas
edades U/Pb y describe las diferentes unidades volcánicas
presentes en la Cordillera de la Costa.
Palabras Claves: volcanismo andesítico, Cordillera de la
Costa, Triásico Superior-Cretácico Inferior.
Introducción
La Subducción Andina Temprana se desarrolla durante
gran parte del Mesozoico a lo largo del margen de
Gondwana (i.e. Oliveros et al. 2006, Charrier et al., 2007).
En el área de estudio, ubicada entre los 20°00’ y los
21°15’S afloran potentes secuencias de lavas andesíticas
macizas vinculadas a este evento de subducción (Oliveros
et al. 2006, Kramer et al. 2005). Las unidades volcánicas,
que afloran en la zona de estudio se han asociado a la
Subducción Andina Temprana a partir de estudios
geoquímicos (Oliveros et al. 2006, Kramer et al. 2005) y
son la Formación Oficina Viz (Thomas, 1970) y de la
Formación Punta Barranco (Thomas, 1970; Vásquez y
Sepúlveda, 2013; Sepúlveda et al., 2014). Trabajos
previos, han datado el depósito de la Formación Oficina
Viz en el Jurásico Inferior (Pliensbachiano-Toarciano a
post-Bajociano, Thomas, 1970, Oliveros et al., 2006) y en
el Cretácico Inferior para la Formación Punta Barranco
(Thomas, 1970) sobre la base de su posición estratigráfica
y/o de dataciones con el método 40Ar-39Ar. La Formación
Oficina Viz es equivalente en forma temporal y litológica a
la Formación La Negra (García, 1967), reconocida al sur
de los 21°S (Thomas, 1970, Skármeta y Marinovic, 1981,
Oliveros et al. 2006). Sin embargo, nuevas edades LAICP-MS U/Pb en circón han develado que este volcanismo
tuvo una importante expresión durante el Triásico tardíoJurásico temprano. La caracterización de las unidades
volcánicas mesozoicas y los datos geocronológicos
presentados en este resumen se han obtenido a través del
levantamiento geológico 1:100.000 de las cartas IquiquePozo Almonte (Vásquez y Sepúlveda, 2013), PatillosOficina Victoria (Sepúlveda et al., 2014) y de GuanillosSalar de Llamara (en proceso) en el contexto del Plan
Nacional de Geología a cargo de SERNAGEOMIN.
Volcanismo en el Mesozoico
Las unidades volcánicas de la Cordillera de la Costa, a la
luz de los nuevos datos estratigráficos y geocronológicos,
se distribuyen de siguientes forma: Estratos de Sierra
Lagunas (Triásico Superior-Jurásico Inferior), Formación
Oficina Viz (Toarciano-Bajociano), facies volcánicas de
las formaciones del Grupo Huantajaya (Caleta Lígate
(Bajociano) y El Godo (Bajociano-Oxfordiano) y
Formación Punta Barranco (Cretácico Inferior).
Las primeras dos unidades se caracterizan por un
volcanismo andesítico a andesítico basáltico de
características subaéreas, con presencia subordinada de
rocas piroclásticas en los Estratos de Sierra de Lagunas. Se
disponen en secuencias homoclinales monótonas. Las
relaciones entre estas dos unidades están oscurecidas
porque sus contactos son de carácter tectónico. No
obstante, se registra un periodo de plutonismo importante
entre los 180-175Ma, representado por la Monzonita
Vetarrón con una relación de intrusión con los Estratos de
Sierra Lagunas (Sepúlveda et al., 2014).
Las volcanitas asociadas al Grupo Huantajaya se
caracterizan por ser basaltos a andesitas basálticas
submarinas con un componente piroclástico ácido
minoritario y se encuentran intercalados con rocas
sedimentarias marinas y fosilíferas (Thomas, 1970,
Kossler, 1998, Vásquez y Sepúlveda, 2013).
Las rocas volcánicas de la Formación Punta Barranco están
dispuestas sobre las unidades jurásicas, presentan
composición andesítica con un componente piroclástico
menor y se restringe espacial y genéticamente a cuencas
extensionales (Vásquez y Sepúlveda, 2013, Sepúlveda et
al. 2014) como por ejemplo el Graben de Iquique.Pozo
Almonte (Vásquez y Sepúlveda, 2013).
microlitos de plagioclasa
constituyentes principales.
Caracterización de las unidades
Formación
Punta
Barranco:
Secuencia
volcanosedimentaria donde los estratos más cercanos a la
base corresponden a areniscas rojas y grises, continentales,
y brechas andesíticas, y hacia el techo predominan lavas
andesíticas con textura traquítica característica. Estas
andesitas presentan textura porfídica y traquítica, con
fenocristales (25%) de plagioclasa (95%) y feldespato
potásico (5%). La masa fundamental está compuesta de
plagioclasa (55%), magnetita (20%), vidrio alterado
(20%), ortopiroxeno (4%) y apatito (1%). Como mineral
accesorio se presenta circón. También se observaron
pequeñas vesículas rellenas con cuarzo y vetillas de calcita.
Estratos de Sierra Laguna: Esta unidad se compone
principalmente de lavas andesíticas a andesítico-basálticas,
porfídicas, ubicadas preferencialmente, en el centro del
área de las cartas, en una sección de aproximadamente
2.250 m de espesor. Estas lavas presentan un color gris
oscuro con escasos lentes decimétricos de areniscas
laminadas ricas en cuarzo, litarenitas, arcosas y tobas
líticas a cristalinas. Localmente, se observan variaciones a
lavas andesíticas vítreas amigdaloidales de color rojizo.
Formación Oficina Viz: Está compuesta mayoritariamente
por lavas andesítico-basálticas a andesíticas, de textura
porfídica, amigdaloidales, de color verde oscuro a gris
oscuro violáceo con brechas volcánicas de color verde
oscuro a negro y con lentes de areniscas. Su espesor
mínimo de 1.000 a 1.500 m. Las andesitas tienen
fenocristales de plagioclasas (15-20%) y clinopiroxenos
(5-8%) y su masa fundamental suele estar epidotizada.
Volcanismo submarino del Grupo Huantajaya: Las rocas
volcánicas de esta unidad se manifiestan como variaciones
laterales de las formaciones sedimentarias del Grupo
Huantajaya, en específico las formaciones Caleta Lígate y
El Godo, y consisten en volcanitas submarinas con rocas
sedimentarias de origen marino.
Las litofacies volcánicas de la Formación Caleta Lígate
consisten en brechas piroclásticas, lavas basálticas y tobas
intercaladas con areniscas fosilíferas que afloran en la
costa, al sur de la ciudad de Iquique. Las brechas
piroclásticas contienen bloques riolíticos (juveniles)
alargados de tamaños decimétricos y clastos andesíticos
(<5%) centimétricos incluidos en una matriz desvitrificada.
Estas brechas piroclásticas también pueden incluir
fragmentos de rocas sedimentarias de tamaños
decimétricos a centimétricos con una matriz vítrea oscura
con microlitos de plagioclasa. Las rocas piroclásticas a
tobas de lapilli vítrea, con ´fiamme´ y gran proporción de
líticos (>20%), en los cuales predominan los clastos de
composición andesítica. También se observan lavas
basálticas de color gris verdoso con estructuras de
almohadillas y tubos de lavas asociados.
Por otra parte, las rocas volcánicas de la Formación El
Godo corresponden principalmente a basaltos y andesitas
basálticas, en forma de lavas almohadilladas o lavas
brechosas. Localmente, las lavas andesíticas de piroxeno
generan disrupciones en los estratos subyacentes
(olistolitos) y se combinan con tobas de lapilli subacuáticas
subordinadas, que muestran interacción con sedimentos no
consolidados (diques de intrusión húmeda y generación de
peperitas). Las andesitas basálticas y basaltos exhiben
texturas que varían de subofíticas a porfídicas, con
fenocristales de plagioclasa (10-40%), piroxeno (5-10%), y
anfíbola (ca. 0-5%), en una masa fundamental vítrea con
y
clinopiroxeno
como
Geocronología
En los Estratos de Sierra de Lagunas, en los alrededores de
la sierra homónima, se obtuvieron dos edades U-Pb en
circón, de 208,0±1,4 Ma y 200,4±1,3 Ma (Raetiano). La
primera fue obtenida en un lente de toba intercalado en
coladas de lavas andesíticas y se interpreta como la edad
del depósito volcánico. La segunda edad corresponde a un
valor máximo en circones detríticos de una cuarzoarenita.
Esta muestra también presentó tres poblaciones de edades
más antiguas cercanas a 207 Ma, 214 Ma y 219 Ma
(Sepúlveda et al., 2014). En otra sección, al oeste del cerro
Tres Cumbres, se dató por el mismo método un dique
piroclástico que corta a esta unidad, el que entregó una
edad de cristalización de ca. 174 Ma, con tres poblaciones
de edades más antiguas de ca. 193 Ma, 200 Ma y 207 Ma.
Estas últimas fueron interpretadas como la edad de la roca
de caja, que en este caso corresponde los Estratos de
Sierras de Lagunas (Sepúlveda et al., 2014).
Al sureste de Iquique, Oliveros et al. (2006) determinaron
dos edades Ar-Ar en plagioclasa de las lavas andesíticas de
la Formación Oficina Viz en el rango 175-170 Ma. Estas
edades concuerdan con la posición estratigráfica de esta
unidad la que está cubierta por la Formación Caleta Lígate
de edad Bajociana (e.g., Thomas, 1970, Kossler, 1998;
Vásquez y Sepúlveda, 2013).
La edad de las formaciones Caleta Lígate (Bajociano) y El
Godo (Bajociano-Oxfordiano), se ha determinado sobre la
base del vasto contenido fosilífero de sus rocas (i.e.
Thomas, 1970, Kossler, 1998 Macquardt et al, 2008,
Vásquez y Sepúlveda, 2013). Además se dató con el
método U-Pb LA-ICP-MS circones de dos rocas
piroclásticas intercaladas estas unidades. Para la
Formación Caleta Lígate se obtuvo una edad de 170,8±2,5
Ma , mientras que para la Formación El Godo se determinó
una edad de 165,1±2,7 Ma. Ambas edades concuerdan con
las edades bioestratigráficas de ambas formaciones
(Vásquez y Sepúlveda, 2013).
La Formación Punta Barranco yace en discordancia sobre
las rocas marinas del Grupo Huantajaya (BajocianoTitoniano). Las lavas andesíticas que caracterizan esta
unidad han sido datadas por el método U-Pb en circón y se
han obtenido cuatro edades entre ca. 129 y 100 Ma.
Discusión
Las rocas asignadas al Triásico, en general, han sido
interpretadas como un periodo intermedio entre la
subducción paleozoica y la mesozoica, donde no hubo
subducción, o esta fue muy lenta (Llambías et al., 1993,
Mpodozis y Kay, 1992). Por otra parte, las rocas
volcánicas del Jurásico se han agrupado en la Formación
La Negra, o sus equivalentes, y han sido interpretadas
como productos del arco Jurásico (e.g., Charrier et al.,
2007). Para estas rocas se han presentado diferentes
interpretaciones, entre ellas un ambiente de arco de isla
(Palacios, 1978), un ambiente de trasarco en un margen
continental activo (Buchelt y Tellez, 1988; Rogers y
Hawkesworth, 1989), magmatismo vinculado a cuencas
pull-appart asociadas a subducción oblicua (Pichowiak,
1994) y un ambiente de arco/trasarco (Kramer et al. 2005).
Estas rocas conforman grandes volúmenes de roca a lo
largo de la Cordillera de la Costa entre los 18 y 27°S y
presentan mayoritariamente composiciones andesíticas a
andesíticas-basálticas. Las edades presentadas en este
trabajo indicarían que estos grandes volúmenes de
andesitas se habrían comenzado a depositar en la
Cordillera de la Costa al menos desde el Triásico tardío,
prolongándose este evento hasta el Cretácico Inferior,
durante ca. 110 millones de años.
Las nuevas edades obtenidas para los Estratos de Sierra
Lagunas indicarían que el volcanismo asociado a esta
unidad sería un precursor a todo el volcanismo andesítico
asociado tradicionalmente a la Formación La Negra, y
dada su similitud petrográfica, en este trabajo se interpreta
como la primera manifestación del magmatismo asociado a
la Subducción Andina Temprana. Este comienzo estaría
caracterizado por efusión de volcanismo lávico de
composición andesítica y eventos piroclásticos y
sedimentarios menores. El magmatismo mesozoico,
caracterizado por composiciones más básicas, se diferencia
sustancialmente del magmatismo paleozoico, donde
predominan los magmas más diferenciados generados por
reciclamiento cortical de larga data (Lucassen et al., 1999).
Edades paleontológicas determinadas en la base de la
Formación La Negra en otros segmentos de la Cordillera
de la Costa indicarían, por otra parte, que este evento de
volcanismo andesítico habría comenzado en forma
diacrónica, registrándose diferentes edades en su base. Por
ejemplo: en el sector de Caleta Paposo se describe su base
sobre sedimentitas sinemurianas (Naranjo y Puig, 1984),
mientras que en el sector al norte del sector Juancillo
(Región de Antofagasta, ca. 24°35’S/69°58’O) se obtuvo
una edad U-Pb (SHRIMP) en circones de 170,3±1,1 Ma
(Bajociano) en una toba riolítica cercana a la base
(Espinoza et al., 2012). Esta última edad es similar a otras
edades obtenidas en rocas de secciones basales en el área
de Baquedano (Basso, 2004) y en el sector de la mina
Mantos Blancos (Cornejo et al., 2006; Cortés et al., 2007).
En el área de estudio, durante el Bajociano, se registra una
leve migración del eje del volcanismo hacia el oeste
acompañado de una variación en los ambientes de
depositación de las rocas de este periodo desde un
ambiente subaéreo a un ambiente submarino con desarrollo
de peperitas y lavas almohadilladas.
Durante el Cretácico Inferior, se genera depositación
volcanosedimentaria vinculada a cuencas extensionales
(graben de Iquique-Pozo Almonte, los depocentros del
volcanismo están controlados por una tectónica extensional
o transtensional.
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Fig. 1: Mapa de distribución de las unidades volcánicas en la Cordillera de la Costa entre los 20 y los 21°S (Vásquez y Sepúlveda, 2013;
Sepúlveda et al., 2014).