Andes Argentina

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Las Orogénesis del Paleozoico Inferior en el margenproto-andino de América del Sur, Sierras Pampeanas,Argentina

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  • ISSN: 0378-102X

    23

    Journal of Iberian Geology2001, 27, 23-41

    Las Orognesis del Paleozoico Inferior en el margenproto-andino de Amrica del Sur, Sierras Pampeanas,

    Argentina

    Lower Paleozoic Orogenies at the proto-andean margin of South America, Sierras Pampeanas, Argentina

    C. W. RAPELA1, C. CASQUET2, E. BALDO3, J. DAHLQUIST4, R. J. PANKHURST5,C. GALINDO2, J. SAAVEDRA6

    RESUMEN

    El margen proto-andino de Gondwana ha sido el escenario de al menos dosorognesis desde el desmembramiento del supercontinente Rodinia al final delNeoprotrozoico, hasta el reagrupamiento de las masas continentales en Pangea alfinal del Carbonifero. Ambas orognesis van precedidas de un periodo de apertu-ra ocenica y sedimentacin en mrgenes pasivos y culminan en subduccin ocenica con desarrollo de arcos-magmticos de tipo cordillerano y colision detipo continente-continente. La primera, orognesis Pampeana, tiene lugar en elCmbrico, en un intervalo de tiempo relativamente pequeo (535-520 Ma: etapasde subduccin-arco magmtico y colisin), y culmina con la acrecin ortogonalde un pequeo terreno continental (terreno Pampeano) de naturaleza semiautc-tona. Por el contrario, la orognesis Famatiniana, tiene lugar en un periodo de

    1 Centro de Investigaciones Geolgicas, Universidad Nacional de La Plata, Calle 1, n 644, 1900 La Plata,Argentina.

    2 Departamento de Petrologa y Geoqumica, Universidad Complutense, 28040 Madrid, Espaa.3 Departamento de Geologa, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Crdoba, Argentina.4 Centro Regional de Investigaciones Cientficas y Tcnicas La Rioja (CRILAR). Entre Ros y Mendoza

    (5301), Anillaco, La Rioja. Argentina. 5 British Antarctic Survey, Isotope Geosciences Laboratory, Keyworth, Nottingham NG12 5GG, Gran

    Bretaa6 CSIC, Instituto de Agrobiologa y Recuersos Naturales, Salamanca, Espaa.

  • tiempo ms dilatado, durante el Ordovcico y Silrico (499-435 Ma). Durante estaorognesis tuvo lugar la acrecin de un terreno extico a Gondwana, el terrenoPrecordillera (460 Ma). Este terreno est constituido por un basamento grenvi-lliano (aprox. 1.1Ga) y una cubierta sedimentaria de plataforma carbonatada deedad Cmbrico-Ordovcico. La acrecin al margen de Gondwana fue probable-mente oblicua, y el margen oriental del terreno Precordillera fue afectado porfuerte deformacin y metamorfismo regional. El basamento de los cinturonesandinos del Paleozoico Superior y Mesozoico situados al oeste de la Precordillera,parece estar constituido tambin por rocas metamrficas grenvillianas; con locual, gran parte de los Andes centrales entre los 26S y 34S se encuentra asenta-do sobre terrenos alctonos. En cualquier caso, la paleogeografa de las masascontinentales involucradas en la colisin de los terrenos exticos durante elPaleozoico Inferior no se conoce bien todava.

    Palabras clave: Orognesis Pampeana, orognesis Famatiniana, terrenoPrecordillera, Sierras Pampeanas, Argentina

    ABSTRACT

    The proto-Andean margin of Gondwana was the site of at least two orogeniesbetween the break-up of the Rodinia supercontinent, at the end of theNeoproterozoic, and the new continental amalgamation of Pangea at the end of theCarboniferous. Both orogenies were preceded by a period of ocean opening andpassive margin sedimentation and ended with ocean subduction, development ofcordilleran-type magmatic arcs and continent-continent collision. The Pampeanorogeny took place in a relatively short period of time in the early Cambrian (535-520 Ma; subduction magmatic arc stage and continental collision), and endedwith the orthogonal accretion of a semiautochthonous microcontinental fragment -the Pampean Terrane- to the Gondwana margin. On the other hand, the Famatinianorogeny spanned a longer period of time in the Ordovician and Silurian (499-435Ma). During this orogeny the exotic Precordillera Terrane was accreted to the mar-gin of Gondwana (460 Ma). This terrane, probably of Laurentian provenance, con-sists of a Grenvillian basement (1.1 Ga) and a Lower Paleozoic sedimentary coverof the carbonate platform type. Accretion was probably oblique to the Gondwanamargin, and the eastern margin of the Precordillera Terrane was thoroughly affect-ed by Famatinian deformation and regional metamorphism. The basement to theUpper Paleozoic and Mesozoic Andean belts, situated to the west of thePrecordillera, also appears to be formed by Grenvillian metamorphic rocks, so thatthe greater part of the Central Andes between 26S and 34S are established uponallocthonous terranes. The Lower Paleozoic paleogeography of continental mass-es involved in the collision is not still fully understood.

    Keywords: Pampean orogeny, Famatinian orogeny, Precordillera Terrane,Sierras Pampeanas, Argentina.

    C. W. Rapela, C. Casquet, E. Baldo, J. Dahlquist, R. J. Pankhurst, C. Galindo y J. Saavedra

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  • INTRODUCCINEn el noroeste de Argentina, sur de Bolivia, noreste de Chile y suroeste de

    Per afloran restos de un basamento gneo-metamrfico sobre el que se apoya unacobertera de rocas de edad mesozoica y cenozoica, afectadas intensamente por laorognesis Andina. La geologa de este basamento es el resultado, a su vez, de almenos dos episodios tectonotermales superpuestos de edad Paleozoico Inferior,las orognesis Pampeana y Famatiniana respectivamente, consecuencia de unacompleja historia de subducciones y acrecciones continentales en el margenPacfico de Gondwana.

    La provincia geolgica de las Sierras Pampeanas, ubicada en el sector centraly noroeste de Argentina (Fig. 1), constituye un extenso afloramiento de basamen-to pre-andino en el que desde hace tiempo se han reconocido y definido las dosorognesis mencionadas anteriormente (Aceolaza y Toselli, 1973). Estas sierrasdeben su elevacin actual al funcionamiento de grandes fallas inversas de granngulo activadas durante el Terciario, en el antepas del cinturn andino. El mar-gen de subduccin andino coincide en este sector (entre los 27 30y 33 00 S)con una notable horizontalizacin de la placa de Nazca, que provoca una mayorcompresin en el antepas y el desarrollo de una actividad volcnica a ms de 700 km de la actual fosa submarina, ubicada en la costa de Chile (Isacks, 1988;Jordan y Allmendiger, 1986; Kay y Gordillo, 1994) (Fig. 1).

    Los trabajos de cartografa geolgica, petrografa, qumica mineral, geoqu-mica y geocronologa isotpica, realizados por diferentes grupos de trabajo einvestigadores en los ltimos diez aos, han permitido precisar la localizacingeogrfica de los dos orgenos as como su edad, historia tectonotermal, y con-texto geodinmico de los mismos. Parte de estos trabajos han sido compilados enPankhurst y Rapela (eds.), (1998), y en diversas publicaciones posteriores (Baldoet al., 1999, Varela et al., 2000, Sato et al., 1999, Pankhurst et al., 2000, Casquetet al., 2001a, entre otras). Estos estudios confirman que durante el perodoNeoproterozoico a Paleozoico Inferior-Medio, tuvieron lugar dos importantesepisodios orognicos: (a) Orogno Pampeano, 535-520 Ma (Cmbrico Inferior);(b) Orogno Famatiniano, 499-435 Ma (Cmbrico Superior a Silrico Inferior;escala cronoestratigrfica de Gradstein y Ogg, 1996). Una contribucin impor-tante ha sido el reconocimiento del terreno extico Precordillera, un probablefragmento de Laurentia con un basamento de edad Grenville (aprox 1.1 Ga), ubi-cado actualmente entre la Cordillera Frontal y las Sierras Pampeanas Orientales(Dalla Salda et al., 1992, Astini et al., 1995) (Fig. 1). Este terreno jug un papelrelevante en la evolucin del margen proto-andino de Gondwana, ya que l mismose habra aproximado y finalmente acrecionado al continente de Gondwana,durante la orognesis famatiniana.

    En este artculo se describen de manera sinttica las caractersticas principalesde las dos mencionadas orognesis, en una transversal comprendida entre las lati-tudes 22 S y 33 S, as como las caractersticas esenciales del terrenoPrecordillera y de su acrecin al borde de Gondwana (Fig. 1). Es importante men-cionar que en el basamento de los cinturones orognicos del Paleozoico Superior

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    FIG. 1. Provincias geolgicas del Paleozoico Inferior ubicada al este de los Andes del sur, elevada durante elMioceno por efecto de la subduccin a bajo ngulo de la placa de Nazca (Rapela et al., 1998b). Acrnimosde las Sierras: A = Ancasti; C = Capillitas; Co = Crdoba; F = Famatina; L = San Luis; M = Maz; N = Nortede Crdoba; PP = Pi de Palo; PC = Precordillera; Q = Quilmes; R = Llanos de La Rioja y Chepes; U =Umango; V = Velasco; VF = Valle FrtilFIG. 1. Early Paleozoic geological provinces in southern Andes, uplifted by back-thrusting during Mioceneflat-slab Nazca plate subduction (Rapela et al., 1998b). Main Sierras in this segment are:A = Ancasti; C = Capillitas; Co = Crdoba; F = Famatina; L = San Luis; M = Maz; N = Norte de Crdoba;PP = Pi de Palo; PC = Precordillera; Q = Quilmes; R = Llanos de La Rioja y Chepes; U = Umango; V = Velasco; VF = Valle Frtil

  • y Mesozoicos situados al oeste de la Precordillera, tambin se han encontradoedades grenvillianas (Ramos y Basei, 1997). Sin embargo, no se sabe todava sieste basamento fue un terreno extico independiente acrecionado en tiempos silu-ro-devnicos al margen gondwnico (terreno Chilenia), tal como han propuestoRamos et al. (1996) y Ramos y Basei (1997), o bien se trata de un segmento osegmentos parautctonos del propio terreno Precordillera amalgamados a poste-riori durante la prolongada y compleja colisin de este ltimo (Rapela et al.,1998b).

    En el Devnico se emplazan en las Sierras Pampeanas orientales, grandesbatol