CICLO GONDWÁNICO I (Devónico Superior – Pérmico más inferior)
Major tectonic stages and cycles
Pangea Assembly
Reaccretion Arequipa-Antofall Arequipa-Antofalla!!! a!!! Gondwana Assembly Reaccretion Arequipa-Antofalla! Arequipa-Antofalla!!! !!
Supercontinents through time 3,0
2,5
2,0
1,5
Greenville Orogeny
Pampean Orogeny Ocloyic Chanic Orogeny Orogeny
1,0
Ur
0,46 0,38 0,3 Ga
0,5 E.Gondwana
Yilgam
Arctica
N. India, E Aust E. Antarctica
W.Gondwana Nena
Baltica
(Rogers 1996 )
Rodinia
Atlantica
Ciclos? Al menos uno, podrían ser 2 (Pannotia, 550 Ma, ~ Gondwana G ondwana)) Methods: Dating of orogenies and creation of continental crust (magmatism, metamorphism, sedimentation) and large-scale tectonic movements movements (e.g. paleomagnetism) paleomagnetism)
Gondwana
(Atlantica and others plates in Africa)
Laurasia Kazakhstan, N China S China, an other Plates that formed Asia
Pangea
Gondwanan Tectonic Cycle First Stage (Middle/Late Devonian to Early/Late Carboniferous). 1 . M e t a m o rp r p hi h i c un u n iitt s. s . Complejo Metamórfico del Choapa (CMC) and Complejo Metamórfico El Tránsito (CMT): Devonian? - Early
Triassic. 2.
ESU
: El M et et a ass e di d i m en e n t ar ar y u n i t s a nd n d w e s te te rn r n s e d i m en en t ar ar y d e p o s it it s
Toco Formation (ETF), Sierra El Tigre Formation (SET), Las Tórtolas Formation or Complejo Epimetamórfico Chañaral (LTF) (LTF) and Chañaral Mélange (CM), Arrayán Formation and Unidad Metasedimentaria Metasedimentaria de Agua Dulce (ARF). 3 . E a s t er er n s ed ed im im e n ntt ar ar y d ep ep o s it it s : Quebrada Aroma Formation (QA), Lila or Icnitas Formation (LF), Zorritas Formation (ZF), Argomedo Formation (AF), Cerro del Medio Beds (CMB), Chinches Formation (CF), Las Placetas Beds (LP), Hurtado Formation (HF), El Cepo Metamorphic Complex (CMEC). 4. Plut Pluton onic ic? ? (Her (Hervé vé et al. al.,, 2014 2014)) Second Stage (Late Carboniferous to earliest? Permian). Quipisca Formation (QF), Collahuasi 5 . Vo llcc an an iicc d ep e p os o s it i t s : Quipisca
Formation (CHF), Tuina Tuina Formation (TF), El Bordo Beds (EBB), La Tabla Formation (LT), and Pantanoso Formation (PF). 6. Plutonic un units: Sierra del Medio and Sierra de Moreno (SM) and further south along the Domeyko Range between 24º and 27ºS, Elqui Superunit (ESU). Coastal batholith, south of 33ºS. Third stage (late? Early Permian to Middle-Late? Permian). 7. Juan Juan de Morale Moraless Formati Formation on (JM), (JM), Cerr Cerro o El Árbol Árbol Format Formation ion (CA) (CA),, Las Represas Formation (LR), Cerro 2484 Beds, Huentelauquén
GONDWANAN CYCLE (Mid Devonian – early Late Permian) First stage: Mid Devonian - Early Carboniferous Metamorphic subduction complexes, complexes, to the W Western turbiditic marine successions Eastern platformal marine successiones Plutons in the Frontal Cordillera, N of 33ºS Plutons in the Coastal Cordillera, S of 33ºS
Fm. Las Tórtolas Complejo Metamórfico Metamórfi co El Tránsito Esquistos grises qzo- micáceos, a veces con fenoblastos de Ab Esquistos verdes anfibólicos (metabasitas) Mármoles
Metamorphic subduction complexes: CMT
Esquistos grises y verdes, y pliegues isoclinales e intrafoliales en Playa La Cebada
Metamorphic age and detritic zircon ages CMT 87Rb – 86Sr de 335 ±20 Ma and 304 ±40 Ma (Ribba et al. 1988). CMC K – Ar Ar for are 311 ± 89 Ma (Irwin et al. 1988; García 1991) and 359 ± 36 Ma (Rebolledo & Charrier 1994) on amphibole schists (metabasites). => Carboniferous, errors : Devonian to Permian.
Hoja Ovalle – Peña Blanca (Emparan y Calderón, 2013): zircones detríticos entre 1235 12 Ma y 248,6 3,3 Ma en CMC (308 Ma Willner et al, 2008)
Bahlburg et al., 2009
Metasedimentary units and western sedimentary deposits
Norte de Chile •
Formación El Toco ~ Fm. Sierra El E l Tigre
Estratos del Salar de Navidad: Fm. Cerros de Cuevitas* Cuevitas* (Pérmico Inferior) (Formación (Formación Cerro El Árbol) Árbol) areniscas de cuarzo, lutitas, conglomerados e intercalaciones de calizas •
d i s c o r d a n c i a
Fm. Sierra El Tigre* Tigre* (Devónico) · 1500 a 2000 m de turbiditas · aportes del N-NW · pasa a “broken formation”
Metasedimentary units and western sedimentary deposits
Chile Centro-Norte Centro-Norte
Carbonífero Inferior (Mississippiano Medio), 337 y 343 Ma (Willner et al., 2008)
Unidad Metasedimentaria de Agua Dulce: boudinage, serie de Bouma y chevrones
Flautas en Formación Arrayán (desde el NW Prisma de acreción emergido?)
GONDWANAN CYCLE (Mid Devonian – early Late Permian) First stage: Mid Devonian - Early Carboniferous Metamorphic subduction complexes, complexes, to the W Western turbiditic marine successions Eastern platformal marine successiones Plutons in the Frontal Cordillera, N of 33ºS Plutons in the Coastal Cordillera, S of 33ºS
South of 33°S, the Gondwanan metamorphic complex is almost continuously exposed along the Coastal Cordillera. Cordillera. Between 33°S and 38°S, these exposures are flanked on their eastern side by the Late
Hervé et al., 2013 Early Paleozoic zircons are an essential component of the provenance (Grenville-age zircons and isolated grains as old as 3 Ga) 33-38°S The youngest igneous detrital zircons in both the Western (307 Ma) and Eastern Series (345 Ma) are considered to closely date sedimentation of the protoliths
Al sur de 33ºS (hasta (hasta 38) Prisma más antiguo
A l n o rte d e 32ºS: Pr ism a m ás j o ven Carbonífero Inferior
Carbonífero Inferior 345 Ma (Hervé et al., 2013)
307 Ma (Hervé et al., 2013)
Basal
CMC y CMT ~250 Ma
Primera Etapa Depósitos plataformales orientales
1.Eastern sedimentary deposits :
Quebrada Aroma Formation (QA), Lila or Icnitas Formation (LF), Zorritas Formation (ZF), Argomedo Formation (AF), Cerro del Medio Beds (CMB), Chinches Formation (CF), Las Placetas Beds (LP), Hurtado Formation (HF), El Cepo Metamorphic
Pertenecerían a los depósitos plataformales orientales Complejo Metamórfico Choapa
CHILE
II ARGENTINA
Fase Oclóyica (marina con lavas de arco volcánico)
Complejo Turbidítico de la Puna
Santa Victoria Group (volcánica) Mesón Group (Late Cambrian)
530 Ma
Puncoviscana (Late ProterozoicEarly Cambrian)
Esquema estratigráfico Ordovícico – Silúrico
Primera Etapa Depósitos sedimentarios orientales
1) facies de mar somero, “nearshore” y fluvial 2) en algunas se identifica aporte de rocas volcánicas (Fms Zorritas y Argomedo) 3) contenido fosilífero y palinológico + correlaciones => Devónico a Carbonífero Temprano.
1.Eastern sedimentary deposits :
Quebrada Aroma Formation (QA), Lila or Icnitas Formation (LF), Zorritas Formation (ZF), Argomedo Formation (AF), Cerro del Medio Beds (CMB), Chinches Formation (CF), Las Placetas Beds (LP), Hurtado Formation (HF), El Cepo Metamorphic
The depositional environment deduced for these formations corresponds to a north-trending stable and shallow marine platform (Bahlburg & Breitkreuz 1991, 1993; Breitkreuz 1986 b; Niemeyer et al. 1997a), flanked to the east by a volcanic arc (Arco Puneño in Argentina;; Coira et al. 1982; Argentina Niemeyer et al. 1997a), which represented the source of the sediments.
Batolito Cordillera Frontal (Hervé et al., 2014, Lithos) In italics: 1. Pankhurst et al., 1996; 2. Martin et al., 1999; 3. Pineda & Calderón, 2008; 4. Salazar et al., 2009; 5. Coloma et al., 2012)
* Indicates ages of metamorphic zircon rims in gneisses. V Indicates the volcanic origin of studied rocks.
328 Ma es a su vez la edad magmática más antigua del Carbonífero en Chile, casi no hay edades magmáticas desde arco famatiniano (515-450 Ma)
Hervé et al., 2014 – Lithos – Batolito Cordillera Frontal en Chile y Argentina EDADES 225,9±2,1
Tr Sup.
Hervé et al. (2014)
240,3±1,7 242,0±1,5 242,5±1,5 242,6±2,2 245,0±2,5 247,0±3,1
Tr Med. Tr Med. Tr Med. Tr Med. Tr Med. Tr Med.
Coloma et al. (2012) Martin et al. (1999) Martin et al. (1999) Hervé et al. (2014) Hervé et al. (2014) Coloma et al. (2012)
250-239 250-239 250-239 250-239 250-239 250-239
249,7±3,2
Tr Inf.
Martin et al. (1999)
253-247
255,2±1,8
Pérmico Sup. Hervé et al. (2014)
285,7±1,5 288,2±1,8 289,7±2,2 291,2±2,0 291,5±3,4 293,7±2,4 295,4±3,3 296,1±4,8
Pérmico Inf. Pérmico Inf. Pérmico Inf. Pérmico Inf. Pérmico Inf. Pérmico Inf. Pérmico Inf. Pérmico Inf.
Coloma et al. (2012) Hervé et al. (2014) Hervé et al. (2014) Hervé et al. (2014) Coloma et al. (2012) Pineda y Calderón (2008) Coloma et al. (2012) Pankhurst et al. (1996)
305,9±2,7
Carb. Sup.
Hervé et al. (2014)
328,1±2,8
Carb. Inf.
Pineda y Calderón (2008)
257-253
Grupo 4: 228-224
Ciclo Pre-Andino (Segunda Etapa)
Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239 Grupo 3: 253-239
Ciclo Pre-Andino (Primera Etapa): Pérmico Sup. – Tr Medio [Ladiniano] «SUI»
Group 2: Group 2: Group 2: Group 2: Group 2: Group 2: Group 2: Group 2:
301-284 301-284 301-284 301-284 301-284 301-284 301-284 301-284
Cisuraliano Cisuraliano Cisuraliano Cisuraliano Cisuraliano Cisuraliano Cisuraliano Cisuraliano
Group??? 308,6-303,2 Grupo 1: 330-326
Mississipiano
Colangüil (272 a 247 Ma) Gr. Pastos Blancos: U-Pb 265,8±5.6 Ma c/circones (3era etapa) Ciclo Gondwánico: Pérmico Inferior «SUE» (Segunda Etapa)
«SUE»?
«SUE»?
? (1era Etapa)
Volcanismo Norte 33°S, 1era etapa
Riolitas bajo Fm. Cerro del Árbol: 320,1±9,0 Ma (Antofagasta) (Pennsylvaniano Inferior) [Primera Etapa] Estratos de Cerro Bayo (Salazar, (Salazar, 2012): 324,7 ±4,0 y 323,1±5,8 Ma en riolitas en valle del río Tránsito (Mississippiano/Pennsylvaniano) [Primera (Mississippiano/Pennsylvaniano) [Primera Etapa]. Etapa].
o a s M n o 6 S , 5 o ± c 8 a , 5 n 6 a 2 u G
? 311 Ma Agua Dulce 291,5±4 Ma Estratos del Mono Riolitas de Sierra El Jardín 283 y 270 Ma 296,6±4,2; 292±4,2 Ma
Deckart et al 2014
320 Ma bajo C° Árbol
Cerro Bayo
Magmatismo Sur 34°S, 1era etapa Pennsylvanian Coastal Batholith in south-central Chile is shown to have been emplaced in a very short period of time tim e (20 Ma), 320-300 Ma (????, justo en el límite, primera o segunda etapa?), and to be relatively homogeneous in crystallization age
and both Hf and O isotopic compositions
The magmatic arc would have been formed on continental crust. Alternatively, Alternatively, part or all of the melting crustal material could correspond to sediments transported deep into mantle wedge by the subducted crust.
Gondwanan Tectonic Tectonic Cycle. Second Stage (Late Carboniferous to earliest?
Permian). Quipisca Formation (QF), 5 . Vo lc l c an a n ic i c d ep e p o s it i t s: s : Quipisca ESU
(Tesis Esteban Salazar, 2012)
Collahuasi Formation (CHF), El Bordo Beds (EBB), La Tabla Formation (LT), and Pantanoso Formation (PF). 6. Plutonic uni units: Sierra del Medio and Sierra de Moreno (SM) and further south along the Domeyko Range between between 24º and 27ºS, Elqui Superunit (ESU). Coastal batholith, south of 33ºS.
Fm. Collahuasi* (Vergara y Thomas, 1984) Pasa a Grupo Collahuasi Munizaga et al. (2008): Edades U-Pb SHRIMP en circones: B. 244 Ma = Triásico Medio (Anísico) (Anísico) Pulso félsico del inicio de la Segunda Etapa del Ciclo Pre-Andino ------A. ~300 Ma = Carbonífero Superior (límite superior) Volcanismo félsico de la Segunda Etapa del Ciclo Gondwánico
Norte Grande
Estratos Estratos El Mono: Mon o: 291,5±4,0 Ma en toba andesítica intercalada intercalada en la parte superior (Cisuraliano Inf.-Med.) Inf.-Med.) [Segunda Etapa]. Etapa].
La Tabla Tabla en localidad tipo: 282,9 ±11,4 y 270,4±4,6 Ma en 4 muestras de riolitas y tobas riolíticas. Dataciones U/Pb anteriores dieron: 298,2 ±2,2 y 282±2 Ma. (Cisuraliano/Guadalupiano) [Segunda Etapa] Norte Chico (Cordillera Frontal) Pantanoso bajo Fm. La Ternera en Qda. Paipote: 296,6 ±4,2 y 292±4,2 Ma (Cisuraliano Inf.) [Segunda Etapa] Riolitas en El Tránsito (sobre el Complejo Metamórfico El Tránsito) 282,75,8 Ma (U-Pb, circones) (Salazar et al., a l., 2009) (Pérmico Inferior
Elqui complex: I-types and S-types S-types result from the partial melting of metasedimentary source rocks,
a process called anatexis or ultrametamorphism. I-types are derived from source rocks of igneous composition that
have not gone through the surface weathering process, or from crystal fractionation of magmas (Chappell and White, 1974). The A-type (the A denoting
anorogenic and/or anhydrous) granitoids occurred along rift zones and within stable continental blocks (Loiselle and
Wones, 1979)
Kay y Mpodozis, 1992
Kay y Mpodozis, 1992
Hervé et al., 2014 – Lithos – Batolito Cordillera Frontal en Chile y Argentina
Lu –Hf and O isotopic systematics in zircon grains from eight of the plutonic rocks indicate the magma source areas have contributed variable amounts of crustal and mantle components. Zircon δ18O values evolve from crustal values(+7‰) in the earliest Permian intrusives (G2= (G2= segunda etapa Gondwán Gondwánico ico)) to mantle values in the latest Permian to Upper Triassic (G3-4, ( G3-4, Preandino) Preandino)
ASI [Al/(Ca – 1·67P + Na + K)]. Cochiguaz
Algunas muestras indican Patrones de REE alta pendiente y bajo Eu => granate.
Norte Chico (alta cordillera) - Riolitas en El Tránsito (sobre el Complejo Metamórfico El Tránsito) 282,75,8 Ma (U-Pb, circones) (Salazar et al., 2009) (Pérmico Inferior [Cisuraliano] Kunguriano Ciclo Gondwánico, Segunda Etapa.
- Fm. Grupo Pastos Blancos (en parte Gr. Choiyoi) (Thiele, 1965; Martin et al., 1999) Grupo Pastos Blancos (bajo Blancos (bajo Formación Lautaro, Jurásico) - Unidad Los Tilos (Tr Sup.: Cárnico): Cárnico): 235±5 Ma (K-Ar) y 225 Ma y 210 Ma (UMa (UPb, circones)
- Unidad Guanaco Sonso (Pérmico Med. [Guadalupiano] Wordiano) Wordiano): 218±6 Ma (Tr Sup.) y Sup.) y 260±6 Ma (K-Ar) y 265,8±5,6 Ma (U-Pb, Ma (U-Pb, circones) Ciclo Gondwánico, Tercera Etapa
ESU
Third stage (late? Early Permian to Middle-Late? Permian). 7. Juan Juan de Mor Morale aless Form Formati ation on (JM), (JM), Cerr Cerro o El Árbol Formation (CA), Las Represas Formation (LR), Cerro 2484 Beds, Huentelauquén Formation and Quebrada Mal Paso Beds (HLF). 8. Volc.: Guanaco Sonso + Colangüil, en Cord. Frontal Este, Argentina.
Huentelauquén zircones detríticos (magmáticos) Huentelauquén 308 Ma (Willner et al., 2008) 2008) 250 Ma (Balhburgh et al 2009)
Chile Centro-Norte Centro-Norte
Carbonífero Inferior (Mississippiano Medio), 337 y 343 Ma (Willner et al., 2008)
Explicación de las diferencias entre las Primera y Tercera Tercera etapas W
E Depósitos tipo Fm.Huentelauquén (shallowing forearc basin) (está en todas partes: Cord. Costa, Depre. Central y Alta Cordillera.; ver mapa)
Tercera Etapa
Turbiditas Turb iditas occidentales
Primera Etapa
Depósitos plataformales orientales
3 métodos: 1) Anál Anális isis is quími químico coss y petrológicos → condiciones “peak”
de metamorfismo 2) Data Dataci cion ones es ArAr-Ar Ar (geocronológicas (geocronológicas y de exhumación) 3) Traza razass de de fis fisió ión n en en zircón. Complementado con restricciones de la geología regional
Choapa Metamorphic Complex
2 rxs edades Ar – Ar > Intrusivos Mesozoicos a 31◦ S (220 ± 20 Ma and 200 ± 10 Ma; Irwin et al . 1988): Filita 279 ± 3 Ma cristalización y peak del metamorfismo HP –LT a 350 –430 ◦C, 6.2 – .9.0 kbar; 242 ± 12 Ma exhumación.
ZFT edad de 248 ± 27 Ma enfriamiento bajo 280 ◦C ∼
Esquisto de granate 307-274 Ma (cristalización y peak del metamorfismo – exhumación) peak del metamorfismo ↑↑ grado, 570 –585 ◦C, 11 –13 kbar, derivado del canal de
subducción en margen convergente. Formaciones Arrayán Arrayán y Huentelauquén Clusters de edades son más jóvenes que la discordancia sobre estas
245 Ma (base Anisiano). Varios Varios de estos est os clusters en Arrayán Arrayán se s e traslapan con esa edad. muestras ZFT 1) edad de Arrayán ∼
Paleogeografía del prisma:
~320 Ma: Carbonífero Inferior (parte superior) ~ 328 más exacto (Hervé et al., 2014)
~280 Ma: Carbonífero superior (parte superior)
~260 Ma: Pérmico Superior
Primera y Segunda Etapas
+
A. B. C. D. E. F.
Prisma Depósi Depósitos tos turbid turbidític íticos os occiden occidental tales es Depósitos Depósitos plataforma plataformales les orientale orientaless Depósitos Depósitos volcáni volcánicos cos de la Primera Primera y Segunda Segunda Etapa Etapa Arco Arco magm magmát átic ico o Cue ext ional ional de de P
Tercera Etapa
+
