Permian-Triassic plutonism in the chilean frontal Andes (28°-28° 30'S): a key evidence of the geodynamic evolution of the Southwestern margin of Pangea and its implications to the Andean Orogenesis

Abstract

Tradicionalmente, el magmatismo del Pérmico tardío Triásico ha sido atribuido a un periodo caracterizado por intensas condiciones extensionales. Varias hipótesis han sido propuestas para explicar la extensión continental observada, incluyendo el cese de la subducción y desprendimiento del slab. No obstante, todas aquellas ideas sólo explican el magmatismo de manera local y fallan en dar un marco tectónico regional para todo el magmatismo de aquel periodo a lo largo del margen continental chileno argentino. Asimismo, tampoco entregan una explicación clara de cómo aquella configuración tectónica cambió y dio origen a la subducción Andina al comienzo del Jurásico, ni tampoco entregan relaciones genéticas con el resto de la actividad ígnea coetánea observada a lo largo del margen. Esta investigación aporta nuevas perspectivas para el plutonismo del Paleozoico tardío Triásico de la Cordillera Frontal Chilena usando nuevas edades U Pb en zircón (SHRIMP II, LA-ICPMS); isotopos de O, Lu Hf, Sm Nd, Rb Sr y Re Os; y análisis geoquímicos de elementos mayores y trazas. Una detallada comparación con unidades coetáneas que extienden desde los 21° hasta los 40°S permite presentar un nuevo modelo a escala regional para aquel periodo de tiempo, a la vez de su conexión con la Orogénesis Andina. Los resultados indican que el plutonismo estudiado presenta una tendencia continua desde elevados niveles de influencia continental (Carbonífero medio) hacia signaturas más mantélicas (Triásico). A pesar de su continuidad, es posible separar la actividad ígnea entre unidades con o sin afinidades mantélicas hace 270 Ma (Pérmico medio) usando valores isotópicos de δ18O. Además, anomalías negativas de Nb Ta en conjunto con anomalías positivas de Pb, permiten inferir magmatismo de subducción durante todo el periodo estudiado. Por su parte, signaturas de εNdi y 87Sr/86Sri evidencian una fuente proveniente de la corteza continental inferior la cual se vio afectada por diversos componentes corticales. El magmatismo del Carbonífero medio Pérmico tardío se encuentra caracterizado por valores altos de δ18O (δ18O>6.5 ) y bajos de εHfi (εHfi<0); es predominantemente metaluminoso, calco-alcalino a calco-alcalino de alto K y mayoritariamente del tipo I. Estas características describen plutones formados a partir de magmas relacionados con subducción, los cuales se emplazaron en una corteza continental de espesor normal a engrosado, lugar donde adquirieron el aporte de material cortical y/o la influencia de sedimentos. La simultánea ocurrencia del evento orogénico San Rafael (aprox. 284 276 Ma) permite describir un ambiente orogénico para el magmatismo: la Orogénesis Gondwánica, proceso ligado a la formación del supercontinente de Pangea. Al sur de los 31°S, la ausencia de magmatismo posterior a los 300 Ma en el territorio chileno puede ser explicada a partir de la progresiva somerización del slab, la cual eventualmente terminó con el establecimiento de un segmento de flat slab (en Chile) durante gran parte del Pérmico temprano (300 290 Ma). Este proceso no solo restringió el magmatismo en Chile, al mismo tiempo lo desplazó hacia el este, hacia territorio argentino, en donde magmatismo tipo I relacionado a subducción puede ser observado entre 33° y 36°S. El magmatismo del Pérmico medio Triásico presenta valores bajos de δ18O (δ18O<6.5 ) y más positivos de εHfi (εHfi = -3 to +3); y es predominantemente peraluminoso, calco-alcalino a calco-alcalino de alto K, y del tipo I, S y A. En términos generales, sus patrones de elementos traza evidencian condiciones de corteza continental adelgazada. Zonación química Oeste Este (i.e., granitoides de arco del tipo I ocurren en mayor abundancia hacia el Oeste, mientras que granitos de intraplaca del tipo A más hacia el Este en los Andes Frontales Chilenos, 28° 28°30'S) permiten inferir condiciones extensionales en un ambiente de subducción causado por slab rollback con consecuente colapso del orógeno. La condición de slab rollback provocó extensión intensa y su relacionado magmatismo en la región de tras arco con respecto al arco magmático previo (Carbonífero medio Pérmico medio). Parte del consiguiente magmatismo se produjo debido a anatexis de una corteza continental inferior adelgazada, la cual se fundió debido a la acumulación de basaltos formados después de la descompresión causada durante el colapso del orógeno; al mismo tiempo con magmatismo asociado a subducción. De manera análoga al periodo anterior, el magmatismo extensional al sur de los 31°S fue desplazado hacia el continente (hacia Argentina) debido a una somerización del slab, o flat slab, al mismo tiempo de preponderantes condiciones de slab rollback. La razón detrás la extensión producto de rollback recae en bajas velocidades de subducción durante el periodo del supercontinente Pangea. Cuando Pangea comenzó su desmembramiento (ca. 200 Ma), un aumento en la velocidad de subducción finalizó las condiciones de slab rollback. La consiguiente actividad ígnea fue desplazada hacia el Oeste (en territorio chileno), en posible asociación con un aumento en el ángulo de subducción, ocurriendo principalmente en la cuña mantélica sobreyaciente al slab. Finalmente, este proceso explicaría la transición entre el magmatismo Triásico y Jurásico, es decir, al momento del inicio de la Orogénesis Andina.