Magmatismo en el Norte de Chile (18-28°S): El volcanismo jursico e!tensional de la "ormaci#n $a Negra
La form formac ació ión n La Negr Negra a (y sus equiv equival alen ente tes s estr estrat atig igrá rác cos os O Oci cina na Viz y Cama Camara raca ca,, ubic ubicad adas as cerc cerca a de qui quiqu que e y !ric !rica, a, res" res"ec ecti tiva vame ment nte# e# es una una secuencia gruesa de rocas volcánicas e$trusivas que se e$traen en diversas ubicaciones "or c% &''' m )unto a la Cordillera de la Costa del Norte de C*ile% Las rocas rocas volcán volcánica icas s de esta esta unidad unidad,, )unto )unto con inmens inmensos os "luton "lutones es y otros otros cuer"os intrusivos más "eque+os, son inter"retadas como re"resentantes re"resentantes de la actividad magmática en las "rimeras eta"as del ciclo andino (uárez et al%, &-./0 1allmey et al%, &--20 c*euber y 3onzález, &---#% Cerca de la localidad ti"o de la formación La Negra (4uebrada La Negra al sur de !ntofagasta#, la "ila volcánica alcanza &' m de grosor y se encuentran rocas que "ertenecen a esta unidad a más de &5'' metros al nivel del mar% !unque e$isten muc*as fallas que cruzan la secuencia volcánica es "oco "robable que su grosor "ueda ser el resultado de eventos tectónicos (6uc*elt y 78llez &-..#% Las secuencias su"eriores a 9 m de grosor se cortan en la Cordillera de la Costa (es decir, al sur de !ntofa !ntofagas gasta# ta#,, que consis consisten ten de :u)os :u)os de lava, lava, rocas rocas "irocl "iroclást ástica icas s y sedimentos volcaniclásticos menores, con grosores que :uct;an entre los / y los 9' m, e$tendi8ndose en conformidad y con una "icada (5'n los a:oramientos que consisten "rin "rinci ci"a "alm lmen ente te con con los los :u)o :u)os s de lava lava,, las las vari variac acio ione nes s de gros grosor or o las las inconformidades laterales rara vez se *an observado a la vez que no se *an identicado los centros eru"tivos (6uc*elt y 78llez &-..#, lo que su"one la eru"ción de las sura uras como el mecanismo más "robable "ara su em"l em"laz azam amie ient nto o (Los (Loser ertt &-?9 &-?900 @oger ogers s y AaB AaBes esBo Bort rt* * &-.&-.-#% #% >n algu alguna nas s localidades, los sedimentos intercalados a nivel su"ercial con fósiles marinos, y las estructuras de almo*ada, indican que los materiales volcánicos fueron "uestos en un ambiente su"ercial al nivel del mar (7obar et al% &-2.0 uárez et al% &-./0 u+oz et al% &-.. b#% 6asado en sus caracterDsticas litológicas, Ailldebrandt et al% (5'''# dividieron los de"ósi de"ósitos tos )urási )urásicos cos del Norte de C*ile C*ile en tres tres segment segmentos os (&# 52=5' µ< 5/=5'µ, lavas básicas y rocas "iroclásticas con intercalaciones de sedimentos terr terres estr tres es volc volcan anic iclá lást stic icos os,, segu seguid ido o de igni ignimb mbri rita tas s y lava lavas s de ácid ácidas as a inter intermed medias ias00 (5# 5/<5&= 5/<5&=9' 9'µ, :u)o :u)os s inte interrmedi medios os de lava lava con con aren arenis isca cas s e"iclásticas intercaladas0 (E# 5&<&.=E' µ, :u)os de lava con carga de anfDboles, seguidos de rocas volcánicas y :u)os de lava de intermedia a ácida, ignimbritas intermedias, tufo volcánico y sedimentos volcaniclásticos, y nalmente :u)os de lava de com"osición intermedia (Fossler &--.#% Con res"ecto a las edades estatigrácas, en las áreas donde se e$"one la base de esta unidad (5?<52= y 5E=#, las rocas volcánicas cubren los sedimentos
*ettangiense
n la zona e$trema norte de C*ile, entre &.= y 5&=, una transgresión )urásica tardDa desde el este del mar marginal, )unto con el desarrollo de volcanismo e$"losivo al oeste del arco volcánico más antiguo (Gormación Ocina Viz# indican una migración *acia el oeste del arco (Gigura 9%&, Ailldebrandt et al% 5'''0 Framer et al 5''/#% >l 6atolito Costero consiste en numerosos com"le)os "lutónicos, "rinci"almente gabros de *ornblendal em"lazamiento de cuer"os "lutónicos inmensos fue controlado enormemente "or las fallas N y NO<>, tanto con movimientos de deslizamiento tectónico como normales (c*euber et al% &--/0 3onzález &--20 1allmeyer et al% &--2#% >l enfriamiento de larga duración de las metabasitas de alta tem"eratura y ba)a "resión relacionadas con el em"lazamiento "lutónico durante las 8"ocas )urásicas tem"ranas registra una gran residencia de rocas intrusivas magmáticas agrietadas en niveles cristales medios y un alto gradiente t8rmico en el arco (Lucassen y 7*irlBall &--.#% !l menos dos generaciones de diques y otros cuer"os intrusivos "eque+os se "ueden identicar (1allmeyer et al% &--20 c*euber I 3onzález &---# y se asocian con de"ósitos estratoligados de Cu<(!u# en rocas volcánicas )urásicas% !lgunos autores *an inter"retado las rocas seminoinstrusivas como conductores que alimentan el volcanismo (Jalacios y 1enis &-.&b0 Jic*oBia et al% &--'0 3rocott et al% &--90 >s"inoza et al% &--2#% Los eventos de alteración e$tensiva de ba)o grado afectaron tanto a las rocas volcánicas como "ara, *asta cierto "unto, rocas "lutónicas% Los "roductos minerales comunes de estos eventos son la e"idota, la clorita, la albita, la mica blanca, las arcillas, el cuarzo, la calcita, la "re*nita, la "um"elita, el feldes"ato "otásico, la actinolita y las zeolitas% >stos minerales secundarios ocurren "rinci"almente en las "untas "orosas de los :u)os de lava, brec*as y matrices de toba, y como rocas sedimentarias de cementina (Losert &-?90 Oliveros
5''5#% >n una escala local, los eventos de alteración *idrot8rmicas con la formación de de"ósitos estratoligados de Cu
JetrologDa Los "roductos del volcanismo )urásico en el norte de C*ile son "rinci"almente lavas "orrDticas con más de un 5'K de fenocristas% Las brec*as volcánicas, tobas y rocas sedimentarias, y los lentes de "iedra arenosas e"iclásticas tambi8n ocurren "ero son menos abundantes% Las andesitas basálticas y las andesitas son le)os los ti"os "rinci"ales de com"osición, "ero se *an informado sobre las basaltas, las dacitas y las riolitas (ignimbritas#% >n 5E=E' µ en el área minera de antos 6lancos, una secuencia que se "ensó como )urásica consiste mayormente de rocas intermedias y ácidas como andesitas y riolitas en con)unto con los diques dacDticos (6oric et al% &--'#% Ailldebrandt et al% (5'''# "ro"uso un magmatismo bimodal con base en la ocurrencia de rocas volcánicas ácidas dentro de la sucesión de :u)o de lava intermedia "rinci"al a 5/<5&=% Los :u)os de lava tienen una zona basal con te$tura afanDtica y amDgdalas a"lanadas, una "arte central más masiva donde las fenocristas son incluso grandes, y una "arte su"erior que es brec*ada y altamente amigdaloidal% sualmente, la su"ercie de contacto con el :u)o sobresaliente es vidriosa, muy o$idada y contiene amDgdalas orientadas o te$turas de :u)o% Los lentes de "iedra arenosa e"iclástica, desde unos "ocos centDmentros a más de un metro de grosor, a menudo namente laminadas, se "ueden observar entre los :u)os% La "lagioclasa es la fenocrista más frecuente con cristales normalmente en zonas normalizadas (con !n E'rimas# que alcanzan & cm de altura y con una com"osición labradorDtica, aunque está "resente la bitoBnita en tsandandesina
Los minerales de alteración de ba)o grado ocurren en el reem"lazo de fases de cristal "rimario y vidrio en la masa del suelo% 7ambi8n se encontraron amDgdalas de llenado y venas% >l grado de alteración varDa de un área a otra, siendo la albitización de la "lagioclasa Ca y la cloritización totalH"arcial de los minerales mácos las e$"resiones más comunes% >n total, la alteración fue "enetrante *aciendo que los a:oramientos sin alteración sean e$tremadamente raros, siendo normalmente los "roductos de la vulcanicidad e$"losiva, las "iedras arenosas e"iclásticas y las "untas con brec*as de :u)os de lava las litologDas más alteradas%
3eoquDmica Las rocas volcánicas de la Gormación La Negra son "redominantemente derivadas de los mantos, con sus rmas de elementos "rinci"ales y de rastreo que muestran un "atrón de subducción altamente no afectados "or la contaminación cristal (@ogers I AaBesBort* &-.-0 Framer et al% 5''/#% Las com"osiciones de los elementos "rinci"ales muestran que tienen "rinci"almente anidades altas en F *asta alcalinas (6uc*elt y 78llez &-..0 Lucassen y Grans &--9#, aunque las anidades toleDticas se *an encontrado en rocas que re"resentan las eta"as iniciales en la evolución de los arcos (Jalacios &-?.0 Jic*oBia et al% &--'#% Los contenidos de Ge, g, Cr, Ni, V y 7i, asD tambi8n como las anomalDas de >u, indican claramente que la cristalización fraccional de la "lagioclasa fue el "roceso "rinci"al en la generación de estas rocas del magma "arental, mientras que la cristalización de clino"iro$ena, olivina y titanomagnetita tenDan sólo una in:uencia secundaria en la evolución del magma e$ce"to durante las eta"as iniciales (@ogers &-./, 6uc*elt y 78llez &-..#% e debe resaltar que, en muc*as muestras, los contenidos de Ca, F o Na son altamente variables sobre una cadena "eque+a de sDlice (@ogers &-./#% Los "rocesos de alteración a gran escala que afectan las rocas Dgneas se inter"retan como movilizadores de Ca, F, Na, Ge, @b y Cu (Losert &-?90 Oliveros 5''5#% Jor eso, muc*as de las variaciones observadas en la com"osición quDmica se deben "robablemente a los eventos de alteración% Los "atrones de elementos raros de la tierra (@>>, "or su sigla en ingl8s# son uniformes "ara los :u)os y diques y coinciden con aquellos "ara las rocas "lutónicas, lo que su"one una región fuente similar (Lucassen y Granz &--9#% >l enriquecimiento de luz en @>> relacionados con la com"osición de condrita, los radios normalizados de LaHMb de Eu son caracterDsticas% us com"osiciones de rastreo de elementos son tD"icos de las rocas de subducción con una de"leción en los elementos de alto cam"o de fuerza (AG>, "or su sigla en ingl8s# con res"ecto a los basaltos de cresta
oceánica media (O@6, "or su sigla en ingl8s# y variaciones no signicativas en los elementos de la litósfera de grandes iones (LL>, "or su sigla en ingl8s#% Los contenidos de r, @b, F, 6a y 7* son muc*o más altos que en O@6 "ero los datos "ublicados muestran grandes variaciones "ara las muestras de la misma localidad% Los altos radios de 7*H7a y 7aHNb& son tD"icos "ara estas rocas volcánicas )unto con la de"leción de Nb, 7i y J (@ogers &-./0 @ogers y AaBesBort* &-.-0 Lucassen y Granz &--90 Jic*oBia &--90 Framer y >*rlic*mann &--2#% Los radios iniciales de .?rH.2r "ara estas rocas y diques volcánicos :uct;an de ',?'E' a ',?'9' y no muestran correlaciones signicativas con un grado de diferenciación o de "osición estratigráca% Los valores eNd :uct;an entre los ',/&5./' y los ',/&5-/', "or lo que el "loteo de las muestras en la formación del manto se acerca al cam"o del manto de"letivo (@ogers y AaBesBort* &-.-0 Jic*ioBia &--90 Lucassen y 7*irBall &--.#%Los contenidos isotó"icos de Jb muestran sólo "eque+as variaciones, siendo la mayor "arte en los siguientes rangos 5'2JbH5'9Jb, &?,-2<&.,950 5'?JbH5'9Jb, &/,//<&/,2E0 5'.JbH5'9Jb, E?,--
a a 5E=9' µ (!ntofagasta#% >stas edades son signicativamente más )óvenes que las obtenidas con los m8todos @b<r, consistentes con la actividad volcánica )urásica que duró "or un corto tiem"o (Oliveros et al% 5''9#% ! las rocas "lutónicas que "ertenecen al 6atolito Costero se las *an fec*ado mediante los m8todos @b<r, 9'!rHE-!r, Fn vez de *aber tenido una actividad magmática continua, "arecen *aberse dado "ulsos de las intrusiones "lutónicas% 1allmeyer et al% (&--2# obtuvieron una correlación entre las edades del el "lató 9'!rHE-!r e isócrona en la *ornblenda de c% &--,EJ',2 a &..,.J&,5 a, &/E,'J&,', &9',&J',., &5-,5J&,', &5?,5J&,' y &'?,&J',/ a "ara diferentes com"le)os "lutónicos en 52<5?=E' µ, lo que su"one una brec*a magmática entre c% &-' y &/' a% Aerv8 y arinovic (&-.-# obtuvieron edades @b<r y Fstas edades indican que los "ulsos sucesivos de la actividad magmáticas que ocurrieron desde los tiem"os )urásicos tem"ranos a cretáceos tem"ranos% >stos "ulsos registran una migración *acia el este "ara las rocas "lutónicas% Varios cuer"os "latónicos *an sido fec*ados entre 5E y 5/= mostrando edades de &?5J. a a &29J2 a, &9?J9 a, &9'J/ a, &E2J/ a (Fn com"aración con los eventos volcánicos y "lutónicos, la mayorDa de estas edades "arecen ser válidas, "orque (&# la mayorDa están du"licadas en muestras diferentes de rocas, y (5# suelen corres"onder a eventos magmáticos fec*ados con "recisión (Oliveros et al% 5''9#% i estos eventos de alteración están relacionados con una metamorfosis del montDculo con la actividad *idrot8rmica generada "or la intrusión de grandes caminos "lutonsistonales% Conguración tectónica
e cree que la actividad magmática descrita *a de"endido enormemente del Dndice de subducción y del ti"o de convergencia% e "iensa que la subducción oblicua de ángulo alto *a sido res"onsable de un r8gimen tectónico e$tensivo de transtensión )unto con todo el arco (1allmeyer et al% &--20 7aylor et al% &--.0 c*euber y 3onzález &---0 3rocott y 7aylor 5''5#0 esto queda conforme con las conguraciones de "laca "ara udam8rica durante la era mesozoica (Ponens*ayn et al% &-.90 Saillard et al% &--'#% Las rocas volcánicas de la Gormación La Negra fueron em"lazadas en una cuenca de conguración intral *ec*o de que la secuencia volcánica gruesa tiene fue com"letamente de"ositado cerca del nivel del mar im"lica que la e$tensión y el crecimiento cristal fueron bien equilibrados (Lucassen y Granz &--9#% >s "osible que la inclinación de la secuencia volcánica *aya ocurrido durante la e$tensión normal del arco (entre c% &/' y &2' a# luego del de"ósito de toda la secuencia y antes de la 8"oca de Fimmeridge como fue su"uesto "or una inconformidad angular con las rocas sedimentarias de esta edad (c*euber et al% &--/0 c*euber y 3onzález &---#% na estructura ligada a una zan)a en el arco tambi8n controló el em"lazamiento de los "lutones en diferentes e"isodios desde las 8"ocas )urásicas a cretáceas tem"ranas como fue registrado "or la deformación frágil y d;ctil que afectaron a estas rocas (1allmeyer et al% &--20 3onzález &--20 c*euber y 3onzález &---#% Los "lutones )urásicos tem"ranos (o más antiguos# fueron "uestos en los niveles crustales medios y algunos tenDan Dndices muy ba)os de congelamiento (/' a "ara sistemas Foceno tardDo T oligoceno tardDo# (!rriagada et al% 5''E#% 1esde las 8"ocas neógenas, todo el arco frontal se *a com"ortado como un bloque tectónico (!rriagada et al% 5''E#%
Las unidades sedimentarios volcánicos )urásicos del sur de Jer; equivalentes de la Gormación La Negra >n la costa sur de Jer;, entre las latitudes &9= y &.=, se "uede a"reciar bien que las rocas volcánicas de edad )urásica se correlacionan directamente con las de la Gormación La Negra% Las sucesiones "rinci"ales "resentes a*D corres"onden a las formaciones @Do 3rande y C*ala% >n esta localidad ti"o, la Gormación @Do 3rande consiste de dos unidades se"aradas "or una inconformidad angular leve% La unidad más ba)a, c% /'' m de grosor, consiste de aglomerados y conglomerados ro)os, y "iedras arenosas volcanog8nicas ro)as entre nas y medias acom"a+adas de :u)os silDcicos de lava brec*ada, ignimbritas silDcicas, calizas fosilDferas, "iedras arenosas calcáreas y tobas verdosas% La unidad mayor, c% 5''' m% de groso, consiste mayormente de andesitas altamente "orrDticas, "arcialmente siostenidas y basálticas, que tenDan grandes fenocristas labradorDticas de "lagioclasa, augita, rastros de olivina y ó$idos de *ierroscala de 7iem"o 3eológico 5''9, C#% n análisis de F
del E-!r liberado# en los :u)os de lava, mientras el dique dio una edad de mini< "lató a alta tem"eratura de &/?,5J',- a (&5 "asos, 9.K del E-!r liberado0 @omeuf et al% &--/#% >stas edades son "robablemente válidas al com"ararse con los radios E?!rC5HE-!rEC, y están cerca de los que se obtuvieron en el norte de C*ile% La com"osición quDmica de las lavas de @Do 3rande y C*ala corres"onde a la serie de calcalcalina rica en F tD"ica de los arcos volcánicos em"lazados en el margen continental% us "atrones de @>> muestran un enriquecimiento de luz @>> fuerte (L@>># en com"aración con una @>>C "esada a (A@>># (radios normalizados a la condrita LaHMb de /,2<.,E# 7iO 5 ba)o (&K# y Nb (/<2 ""m# y altos contenidos de !l 5OE (&2,. T &?,2# y Pr (&/'<&.' ""m#% >n com"aración con las lavas de la Gormación La Negra, 8stas no tienen nO, 7iO 5, M, Pr, V, m, Nd, Mb, Af, 7a, 7* y c, más ricas en F 5O, gO, !l 5OE, r y 6a, y similares en contenido de GeO (@omeuf &--90 @omeuf et al% &--/#% La "resencia de volcanismo calcalcalino del ti"o de arco y de edad )urásica media en la costa sur de Jer; *a sido inter"retada como el resultado de subducción orientada WNW<>> de la "laca oceánica G8ni$ )unto con este segmento del margen JacDco udamericano en aquella 8"oca (@omeuf et al% &--/#% Conclusiones Las secuencias marinas volcánicas y sedimentarias gruesas, suba8reas y su"erciales en la Cordillera de la Costa del Norte de C*ile denen las cuencas intral cambio de condiciones marinas en algunas localidades, "or e)em"lo, el sur de Jer; (rocas sedimentarias volcánicas y marinas del intervalo !aleniense< 6a)ociense en la Gormación @Do 3rande# y el e$tremo norte de C*ile (rocas sedimentarias volcánicas y marinas de la 8"oca Caloviana en !rica e quique#, que contrastan con las condiciones locales en otras localidades ("or e)em"lo, 7oco"illa y 4uebrada La Negra en el área de !ntofagasta#, su"one la e$istencia de "asa)es que conectan la cuenca del arco trasero y el mar de arco delantero, atravesando la barrera entre arcos (Ailldebrandt et al% 5'''#% Las sucesiones volcánicas y sedimentarias, )unto con los "lutones enormes y otros cuer"os intrusivos más "eque+os contribuyeron al crecimiento crustal "ese al r8gimen e$tensivo de tensión trasera y el adelgazamiento de la corteza continental que dominó durante la construcción del arco )urásicosta conguración tectónica e$tensiva de tensión se re:e)a en la geoquDmica que indican "oca contaminación omocrustal%
La *i"ótesis "ara el magmatismo duradero y am"liamente continuo entre el )urásico y el cretáceo tem"rano en el Norte de C*ile que involucra la e$tensión, el adelgazamiento de la corteza a gran escala, el *undimiento de la cuenca, y la e$trusión de grandes vol;menes de magma que cubrieron grandes segmentos del margen continental, "arecen ser fuertemente a"oyados "or el registro geológico% in embargo, la e$istencia de "ulsos discretos de una actividad magmática no "uede ser de)ada de lado ya que las edades de 9' !rHE-!r se "uede im"licar tanto en rocas volcánicas como en rocas "lutónicas%
