Serie Correlación Geológica 21 (2)

The Lower Ordovician Diablo Formation (nom. nov.) in the southern Puna (NW Argentina): Link between the northern Puna and the Sierra Famatina

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Resumen

LA FORMACIÓN DIABLO DEL ORDOVÍCICO INFERIOR DE LA PUNA SUR (NW ARGENTINA): UNIÓN ENTRE LA PUNA Y SIERRA DE FAMATINA. Las recientemente definidas rocas vulcanosedimentarias de la Puna Austral depositadas durante el Arenigiano, representan la conexión entre los depósitos vulcanosedimetarios de la Puna del Norte y la Sierra Famatina. Estas mencionadas sucesiones están definidas como Formación Diablo (nom.nov.) y contienen siete diferentes litofacies (areniscas vulcanosedimentarias, limos vulcanosedimentarias, pizarras vulcanosedimentarias, grauwacas vulcanosedimentarias, chert, flujos piroclasticos, peperitas). Las rocas sedimentarias están asociadas con flujos de lavas sin-sedimentarias de la composición riolítica y andesítica. Estudios petrográficos señalan la siguiente composición en las sedimentitas: Qt 17-45 F 17-44 L 25-56 (promedio Qt 24 F 30 L 46), Lv/L 0,13-0,48, Lvintermediario/Lvfelsico 1:2 y P/F 0,45- 0,79. Los análisis de catodoluminescencia comprobaron que casi 90% del cuarzo es de origen volcánico. Ademas de circones, rutilos y turmalinas, los minerales pesados más abundantes son anfíboles y apatitas, que indican una fuente magmática. La cristalinidad de ilitas muestra una facies metamórfica de bajo grado comparable con la facies Prehnite- Pumpellyite. Brachiopodos y graptolitos fueron encontrados en las sucesiones, pero solamente Phyllograptus sp. fue posible de identificar e indica una edad Arenigiano hasta Llanvirniano Inferior. Los análisis geoquímicos de los elementos de trazas muestran una composición general riodacítica hasta dacítica. Los patrones de tierras raras están empobrecidas en tierras raras livianas, pero enriquecidas en tierras raras pesadas. Sin embargo, varias muestras poseen una anomalía positiva en Eu. Las rocas están caracterizadas con relaciones bajas (<1) en Th/Sc y empobrecimiento en los elementos claves Nb, Ta y Ti, típico por un arco volcánico continental. Análisis geoquímicos de las lavas muestran también un origen como un arco volcánico continental. Isótopos de Nd poseen edades modelos entre 1,1 y 1,4 Ga con ?Nd(t=470Ma) entre -1 y -5. Estas características coinciden con los datos de los isótopos de Nd de las rocas volcánicas en el mismo perfil. Escenarios de mezcla modelados con los isótopos de Nd exigen 80-90% material volcánico mezclado con 10-20% de material de la corteza continental superior expuesto en rocas pre-Ordovícicas de la región. Estos modelos son confirmados por la petrografía.El material detrítico de la Formación Diablo fue transportado desde fuentes australes y depositado en un abanico volcánico en la cuenca retro-arco del arco continental Puna-Famatiniana. La Formación Diablo es parte del complejo volcánico de la Puna y puede ser correlacionada con las sucesiones vulcanosedimentarias de la Puna del Norte y la Formación Suri del Sistema Famatiniano lo cual implica una prolongación del arco Famatiniano hacia el norte a la Puna.

Abstract

THE LOWER ORDOVICIAN DIABLO FORMATION (NOM. NOV.) IN THE SOUTHERN PUNA (NW ARGENTINA): LINK BETWEENTHE NORTHERN PUNAAND THE SIERRA FAMATINA. Recently defined volcaniclastic rocks deposited in the southern Puna during the Arenig can represent the link between volcanogenic deposits of the northern Puna (Aguada de la Pérdiz Formation) and the Sierra Famatina (Suri Formation). Finds of Phyllogratus sp. points to a deposition during the Arenig. The rocks are defined as Diablo Formation ( nom. nov.) and comprises seven different lithofacies (volcaniclastic sandstones, volcaniclastic siltstones, volcaniclastic mudstones, volcaniclastic greywackes, silicified rocks, pyroclastic flows, peperites) as well as syndepostional rhyolitic to andesitic volcanites. Petrographic studies reveals a variation in composition between Qt 17-45 F 17-44 L 25-56 (average Qt 24 F 30 L 46), Lv/L 0,13-0,48, Lvintermediate/Lvfelsic 1:2 and P/F 0,45-0,79. Cathodoluminescence analyses show that nearly 90% of the quartz grains are of volcanic origin. Unequivocal relicts of basaltic volcanism could not be found in the mineralogy. The mainly volcanic source observed in the framework mineralogy coincides with the heavy mineral composition, which includes hornblende and apatite, and several elongated zircons showing gas or melt inclusions. Illite crystallinity measurements show an anchimetamorphic overprint comparable to the Prehnite-Pumpellyite facies. Weathering affected the composition of alkali elements, which reflect the grade of alteration rather than giving provenance information. Trace element geochemistry shows a rhyodacitic to dacitic composition and rare earth element (REE) patterns are slightly depleted in light REE and enriched in heavy REE. Some samples show a positive Eu-anomaly, low Th/Sc ratios (< 1) and depleted concentrations of Nb, Ta and Ti, pointing to a continental arc source. Nd-isotope data reveal model ages (TDM) between 1.1 –1.4 Ga with eNd(t) of about -1 to -5. This coincides with the data for the synsedimentary volcanic rocks. Mixing models based on Nd-isotopes show the influence of c. 80-90% volcanic material mixed with typical upper crustal material of the region, which coincides with the petrography. The detrital material of the Diablo Formation was derived mainly from southern sources and was deposited in a volcanic apron. It also received material from sedimentary, metamorphic and plutonic sources, which indicates that the tectonic setting was that of a retro-arc basin. The formation is part of the Puna Volcanic Complex and stratigraphically correlated with the Volcanosedimentary Successions in the northern Puna and the Suri Formation of the Sierra Famatina. This implies that the Famatinian arc could have extended northwards into the Puna region.

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