Petrogénesis y geocronología 40Ar/39Ar del volcanismo intraplaca de la Dorsal de Juan Fernández, Placa de Nazca, Pacífico SE

Abstract

La Dorsal de Juan Fernández (JFR) es una cadena volcánica (~ 800 km) de intraplaca emplazada sobre la Placa de Nazca en el Pacífico SE alejada de márgenes activos. Mediante datos de geoquímica (roca total y mineral), isotópicos (Sr-Nd-Pb) y geocronológicos (40Ar/39Ar) se busca comprender los procesos petrogenéticos implicados en la generación del volcanismo y en la evolución magmática de JFR. Se determina que los 4 edificios volcánicos más volumétricos de JFR: O Higgins (~ 9.26 8.41 Ma), Alpha (~ 4.63 4.58 Ma), Robinson Crusoe (~ 4.10 3.40 Ma) y Alejandro Selkirk (~ 0.94 0.83 Ma); satisfacen una progresión de edades más joven hacia el W coherente con la teoría de plumas mantélicas. La fase de construcción del escudo representa casi la totalidad del volumen de los edificios estudiados, se compone principalmente de basaltos con signatura geoquímica (e.g., alto contenido de TiO2, alto FC3MS y anomalía TITAN) e isotópica (FOZO-A con participación adicional de DM) que sugiere la presencia de piroxenita (formada a partir de corteza oceánica reciclada) como heterogeneidad en una fuente mantélica peridotítica. Dicha presencia es confirmada mediante un modelo petrogénetico para la pluma que indica una baja temperatura potencial (rango de 1290 1322 °C para Robinson Crusoe vs. 1312 1362 °C en Alejandro Selkirk), presión de término de fusión (2.34 2.54 vs. 2.24 2.52 GPa) probablemente relacionado al límite litósfera-astenosfera, y una similar participación en el melt final de fundidos provenientes de piroxenita (38.6 56.4 vs. 35.8 55.6 wt%) pese a su baja presencia en la pluma (4 8 vs. 6 12 wt%). Las variaciones composicionales internas se explican por fraccionamiento de olivino + clinopiroxeno ± plagioclasa, mezcla y/o recarga magmática y acumulación de cristales de olivino en una cámara magmática somera (~ 1 a 3 kbar) donde la temperatura de los magmas puede descender hasta 1156 1181 °C, y las variaciones entre volcanes se explica por variaciones temporales en la temperatura potencial y tasa de fusión parcial de la pluma mantélica. O Higgins y Robinson Crusoe también muestran una fase de volcanismo rejuvenecido formada por coladas de lava basanítica eruptadas tras un periodo de inactividad máximo de ~ 0.25 Ma en O Higgins, y ~ 1.73 Ma en Robinson Crusoe. Su mayor enriquecimiento geoquímico y signatura isotópica relativamente similar al escudo confirman que también se origina a partir de una pluma mantélica, pero posiblemente con sutiles variaciones en la proporción de sus constituyentes (peridotita y piroxenita), temperatura y grado de fusión parcial (ambas menores a la etapa de escudo). Estos magmas ascienden de manera directa (> 1300 °C), capturando xenocristales, con cristalización polibárica y poca diferenciación, ya que solo algunas son almacenadas por breves periodos en pequeños reservorios someros (a ~ 1256 1295 °C).