Magmatismo

XIII Congreso Peruano de Geología. Resúmenes Extendidos Sociedad Geológica del Perú

MAGMATISMO MAGMATISMO Y ESTRUCTURAS CENOZOICAS EN EL ALTIPLANO SUR PERUANO: IMPLICANCIAS GEODINÁMICAS

Gabriel Carlier 1, Víctor Carlotto 2, Jean-Pierre Lorand 1, Jean-Paul Liegeois 3, Michel Fornari 4, Pierre Soler 5 & José Cardenas 6 1

CNRS, UMR 7160 y MNHN, USM 201, 61 rue Buffon, 75005 Paris, Francia ([email protected]) 2 INGEMMET, Av. Canadá 1470, Lima 41, Perú ([email protected]) 3 Isotope Geology, Musée Royal de l’Afrique Centrale, B-3080 Tervuren, Belgica 4 IRD, UMR 6526 Géoscience Azur, CNRS / IRD / UNSA, Université de Nice-Sophia Antipolis, Parc Valrose, 06108 Nice cedex 02, Francia 5 IRD, Representación en el Perú, Teruel 357, Miraflores, Lima 18, Perú y UMR 7159 LOCEAN CNRS / IRD / UPMC / MNHN, UPMC, Case 100, 4 Place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, Francia 6 Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco, Avenida de la Cultura, Cusco, Perú

INTRODUCCIÓN Recientes estudios mineralógicos, petrológicos, geoquímicos y geocronológicos del magmatismo cenozoico del Altiplano sur-peruano revelan una alta variedad de rocas calco-alcalinas ácidas peraluminosas (Clark et al., 1990; Sandeman et al., 1997) y metaluminosas (Lefèvre, 1979; Klink et al., 1991), de rocas shoshoníticas (Lefèvre, 1979; Wastenays, 1990; Klink et al., 1991) y de rocas alcalinas, potásicas y ultrapotásicas (Sandeman et al., 1997; Carlier et al., 1997, 2005; Carlier y Lorand, 1997, 2003; Sandeman y Clark, 2004). Esta variedad, así como la distribución espacial de este magmatismo implican que la litósfera profunda debajo de los Andes del Sur del Perú está constituida por a un mosaico de bloques litosféricos de diferentes orígenes. ORIGEN DEL MAGMATISMO Las rocas calco-alcalinas peraluminosas resultan esencialmente de la fusión parcial de la corteza continental mientras que las series calco-alcalinas metaluminosas están consideradas como producto de la fusión parcial de una fuente mantélica astenosférica contaminada por el material crustal involucrado en la subducción de la Placa Nazca (Lefèvre, 1979; Clark et al., 1990). Datos preliminares sugieren que la mayoría de los eventos shoshoníticos del Altiplano sur-peruano tienen como origen magmas híbridos formados por mezclas magmáticas entre líquidos máficos, alcalinos, potásicos o ultrapotásicos (P-UP) y líquidos ácidos calco-alcalinos peraluminosos (Carlier y Carlotto, 1990; Carlier et al., en prep.). Las rocas P-UP derivan esencialmente de la fusión parcial de rocas del manto litosférico. Los datos mineralógicos, geoquímicos, isotópicos y geocronológicos permiten distinguir tres asociaciones de rocas P-UP (Carlier et al., 2005). El primer grupo, mayormente compuesto de lamproitas con flogopita, de edad Oligocena y ubicado en la parte oriental del Altiplano (Figura 1A), demuestra, bajo el Altiplano Oriental sur-peruano, la presencia de un manto harzburgítico, metasomatizado, Paleoproterozoico a Arcaico (T DM = 1130 - 2485 Ma; ε Nd = -5,0 a –11,4; 87Sr/86Sr i = 0,7100 – 0,7159). Bajo el Altiplano Occidental (Figura 1A), la litosfera profunda corresponde a un manto lerzolítico metasomatizado más joven (T DM = 837 - 1259 Ma; ε Nd = +0,6 a –6,3; 87Sr/86Sr i = 0,7048 – 0,7069) como se puede deducir de la ocurrencia de un segundo grupo de lavas P-UP oligocenas y miocenas, ricas en diopsido (leucititas, tefritas con leucita, traquibasalto con olivino y diopsido). Un tercer grupo, reciente (< 2 Ma), aparece al limite entre las dos partes del Altiplano (Figura 1A). Está compuesto de lamproitas con flogopita y diopsido, kersantitas, minetas y traquibasaltos de augita. Muestra una fuente de manto incluyendo probablemente un componente astenosférico además de material derivado de las dos litosferas mantélicas anteriormente descritas (TDM = 612 - 864 Ma; ε Nd = -1.1 a -3.5; 87Sr/86Sr i = 0.7051 - 0.7062).

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RELACIÓN ENTRE ALTIPLANO

MAGMATISMO

Y

ESTRUCTURAS

OBSERVADAS

EN

EL

Los edificios volcánicos diques, stocks, domos, etc. de rocas P-UP, así como las lavas shoshoníticas y calco-alcalinas, definen varios alineamientos magmáticos (Figura 1A). Sus rumbos aparecen específicos a cada asociación P-UP reconocida: ≈ N 160° E en el Altiplano Oriental, ≈ N 120° E en el Altiplano Occidental, y ≈ N 140° E para la tercera asociación. Esta ultima ubicada sobre la zona de fallas, todavía activa, de Cusco-Vilcanota marca el límite entre las dos partes del Altiplano. Estos alineamientos magmáticos bien definidos sugieren que los líquidos magmáticos padres usaron antiguas zonas de debilidades litosféricas para llegar a superficie. Por otro lado, aunque las deformaciones aparezcan frecuentemente contemporáneas, las estructuras tectónicas superficiales (pliegues, fallas) reconocidas en las unidades sedimentarias expuestas en superficie no aparecen relacionadas con los alineamientos magmáticos (Figura 1B). IMPLICANCIAS GEODINÁMICAS Los datos petrológicos y geoquímicos del magmatismo P-UP conducen a identificar dos bloques litosféricos distintos debajo del Altiplano Sur-Peruano. El bloque con características cratónica debajo del Altiplano Oriental corresponde probablemente a la estructura mantélica potente y fría reconocida hasta 140 km por los estudios geofísicos (Dorbath et al., 1993). Por otro lado, la zona de baja velocidad bajo la corteza engrosada (~70 km) del Altiplano está interpretada como un “upwelling” de manto astenoférico relativamente caliente (Dorbath et al., 1993; Sandeman et al., 1995; James & Sacks, 1999). Esta heterogeneidad de la litósfera puede inducir anomalías térmicas implicando la reactivación tectonomagmática de la corteza intermedia y así explicar la producción en el Altiplano de importantes volúmenes de granitos peraluminosos entre 26 y 5 Ma. Esta reactivación también sugiere que procesos de delaminación de raíces de bloques litosféricos pueden producirse en los Andes Centrales y explicar, por ejemplo, porque los magmas P-UP del Altiplano se formaron a profundidad relativamente superficiales (< 100 km; Carlier et al., 1997; Carlier & Lorand, 1997, 2003). CONCLUSIONES El estudio de las rocas P-UP del Altiplano Sur Peruano conduce a las conclusiones siguientes: En la margen occidental del continente Sudamericano, la litósfera corresponde probablemente a una mosaico de bloques (terrenos) litosféricos de diferentes orígenes pegados entre ellos en el transcurso de diferentes orogenias pre-andinas. Los magmas P-UP reutilizan zonas de debilidades intra- e inter-bloques para subir en la litósfera lo que permite determinar, en base al estudio del magmatismo P-UP, la naturaleza y los límites de la litósfera profunda de los diferentes terrenos. Finalmente, la diferencia observada entre el comportamiento de la litósfera profunda y el de la corteza superior sugiere una independencia de ambas partes de la litósfera debido a la presencia de uno o varios niveles de despegue en la corteza.

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REFERENCIAS Carlier, G. & Carlotto, V., 1990. Evidence for the origin of a shoshonitic suite by mixing of peraluminous and ultrapotassic magmas: the Oroscocha and Quimsachata Quaternaries volcanoes, Sicuani Province, Southern Peru. International Symposium on Andean Geodynamics, Grenoble, France. Extended abstract, ORSTOM, série Colloques et Séminaires, 325-328. Carlier, G. & Lorand, J.P., 1997. First occurrence of diopside sanidine phlogopite lamproites in the Andean Cordillera: The Huacancha and Morojarja dikes, southern Peru. Canadian Journal of Earth Sciences, 34, 1118-1127. Carlier, G. & Lorand, J. P., 2003. Petrogenesis of a zirconolite-bearing Mediterranean-type lamproite from the Peruvian Altiplano (Andean Cordillera); Lithos, 69, 15-35. Carlier, G., Lorand, J. P., Audebaud, E. & Kienast, J. R., 1997. Petrology of an unusual orthopyroxene-bearing minette suite from south-eastern Peru, Eastern Andean Cordillera: Al-rich lamproites contaminated by peraluminous granites. Journal of Volcanology and geothermal Research, 75, 59-98. Carlier, G., Lorand, J. P., Liégeois, J. P., Fornari, M., Soler, P., Carlotto, V., Cardenas, J., 2005. Potassicultrapotassic mafic rocks delineate two lithospheric mantle blocks beneath the southern Peruvian Altiplano. Geology, 33, 601-604. Dordath, C., Granet, M., Poupinet, G. & Martinez C., 1993. A teleseismic study of the Altiplano and Eastern Cordillera in northern Bolivia: new constraints on a lithospheric model. Journal of Geophysical Research, 98, 9825-9844. James, D. E. &Sacks, I. S., 1999. Cenozoic formation of the Central Andes: A geophysical perspective. In Skinner, B. J., Ed. : Geology and ore deposits of the Central Andes. Society of Economic Geologists Special Publication, 7, 1-25. Klink, B. A., Ellison, R. A., Palacios, O., Hawkins, M. P., De La Cruz, J. & De La Cruz, N., 1991. Geología de la Cordillera Occidental y Altiplano al oeste del Lago Titicaca, sur del Perú. Bol. INGEMMET, n° 42, 253p. Lefèvre, C., 1979. Un exemple de volcanisme de marge active dans les Andes du Pérou (sud) du Miocène à l’actuel (zonation et pétrogenèse des andésites et shoshonites). Thèse de Docteur es Sciences, Université des Sciences et Techniques du Languedoc, Montpellier, France, 555p. Sandeman, H. S. &Clark, A. H., 2004. Commingling and mixing of S-type peraluminous, ultrapotassic and basaltic magmas in the Cayconi volcanic field, Cordillera de Carabaya, SE Peru. Lithos, 73, 187-213. Sandeman, H. S., Clark, A. H. & Farrar, E., 1995. An integrated tectono-magmatic model for the evolution of the Southern Peruvian Andes (13-20°S) since 55 Ma. International Geology Review, 37, 1039-1073. Sandeman, H. S. &Clark, A. H., Farrar, E. y Arroyo-Pauca, G., 1997. Lithostratigraphy, petrology and 40Ar39Ar geochronology of the Crucero Supergroup, Puno Department, SE Peru. Journal of South American Earth Sciences, 10, 223-245. Wasteneys, H. A., 1990. Epithermal silver mineralization associated with a Mid-Tertiary Diatreme: Santa Barbara, Santa Lucia District, Puno, Peru. PhD, Queen’s University Kingston, Ontario, Canada, 367p.

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