Beckenentwicklung, Tektonik und Vulkanismus
in der südlichen Puna / NW Argentinien
Bernhard Kraemer, Reno Voss und Konrad Görler

Abstract - Lateinamerika-Kolloquium Hamburg 1996

In der südlichen Puna NW Argentiniens liegt in 3400 m Höhe das 4 - 6 km breite abflußlose Becken des Salar de Antofalla, das sich in N-S Richtung auf 140 km Länge erstreckt. Im Bereich des Salar de Antofalla stehen oligozäne bis pliozäne Sedimente an, die als Äquivalente mehrerer abflußloser Becken gedeutet werden. Eine sukzessive Einengung durch einzelne tektonische Schübe ist nicht nur durch Winkeldiskordanzen, sondern auch durch ein wiederholtes Aufleben grobklastischer Sedimentation dokumentiert. Das heutige Becken des Salar de Antofalla wurde als pull-apart Becken vom "spindle-shaped" Typ in einem strike-slip Regime an einer dextralen Seitenverschiebung angelegt.
Seit dem Oligozän machte dieses Gebiet eine 3-phasige Entwicklung vom Vorland-, zum Intra-arc- und abschließend zum Back-arc-Bereich durch. Mit Beginn der ersten Phase (34-17 Ma) entstanden in der südlichen Puna einzelne abflußlose Becken, welche in Bezug auf den incaischen Gebirgsgürtel weiter im Westen, im Gebiet der heutigen chilenischen Präkordillere, als Vorland-Becken gedeutet werden. Vulkanismus ist nur durch vereinzelte dünne pyroklastische Einschaltungen (älteste Datierung: 34,0 ± 0,9 Ma, K/Ar an Biotit) in Rotsedimenten und Evaporiten repräsentiert. Während der zweiten Phase (17-6 Ma) entstanden im betrachteten Gebiet Stratovulkane (z. B. Antofalla, Tebenquicho, Beltran), die durch Andesite und Dazite aufgebaut sind (älteste Datierung:14,6 ± 0,3 Ma, Ar/Ar an Feldspat) und mächtige Pyroklastite (älteste Datierung:17,0 ± 0,4 Ma) gefördert haben. Geochemische Vergleiche mit zeitgleichen Laven aus der 100 km weiter westlich gelegenen Westkordillere zeigen keine signifikanten Unterschiede. Eine deutliche Zunahme von inkompatiblen, lithophilen Elementen (K, Rb, Ba, Cs, Pb) ist nicht festzustellen. Daher befand sich das Gebiet während der Phase 2 in einer Intra-arc Position. Zwischen 20 und 12 Ma können kompressive tektonische Bewegungen, welche sich in Falten, Auf- und Überschiebungen ausdrücken, nachgewiesen werden. NNE-SSW streichende Faltenachsen, sowie Paläospannungsmessungen an Harnischen ergaben eine WNW-ESE streichende horizontale Kompressionsachse (å1) und eine vertikale Extensionsachse (å3). Seit Beginn der dritten Phase (6 Ma - rezent) befindet sich das Becken in einer Back-arc Position. Während dieser Zeit wurden außer Andesiten und dazitischen Ignimbriten auch kleinvolumige Basalte und basaltische Andesite eruptiert. Diese basaltischen Magmen zeigen im Vergleich mit dem basaltischen Andesit des Cerro Overo in der Westkordillere niedrigere Sc/Y-, Ti/Zr- und V/Ti-Verhältnise und höhere Zr-, Rb- und K-Gehalte. Dies kann als Hinweis auf eine Entstehung im Back-arc unter niedrigen Aufschmelzungsgraden im Mantelkeil gedeutet werden. Während dieser Periode ändert sich das Spannungsfeld und es kommt abwechselnd zu Extensions- und Kompressionserscheinungen, wobei ein Wechsel von dextralen zu sinistralen Seitenverschiebungen erfolgte. Es wurden sowohl Spannungen gemessen, bei denen die Kompressionsachse (å1) vertikal steht und die Extensionsachse (å3) ± NW-SE streicht, als auch Spannungen bei denen beide Achsen horizontal liegen, wobei die Kompressionsachse (å1) WSW-ENE und die Extensionsachse (å3) NNW-SSE streicht. Die Krustenverdickung und Hebung der Anden scheint während dieser Entwicklung in zwei Schüben vor sich gegangen zu sein. Während der Intra-arc Phase löste die durch kompressive Tektonik beginnende Krustenverdickung eine erste Hebung aus, die auch durch das Einsetzen der Vorlandsedimentation dokumentiert ist. Mit dem Einsetzen der dritten Phase findet eine weitere Hebung statt, welche sich in einem Wechsel des Paläospannungsfeldes, der Extrusion von Basalten infolge von Extension und einer kompressiven Tektonik im Vorland dokumentiert.