Special Research Center 267 DEFORMATION PROCESSES IN THE ANDES

Freie Universitaet Berlin · Technische Universitaet Berlin · GeoForschungsZentrum Potsdam · Universitaet Potsdam

Sedimentation, tectonics and volcanism in the Salar de Antofalla area, southern Puna (NW Argentina) - Project D1B

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Abstract

Giving a detailed tectonosedimentary and volcanic description of the Salar de Antofalla area we present an evolutionary model of the Southern Puna during the Cenozoic. Cenozoic sedimentation started during the Late Eocene at the climax of the Incaic phase in the Chilean Precordillera. Playa mud and sandflat as well as fluvial sediments (Quiñoas Formation) of this time are interpreted as deposits of an uniform sedimentation area which was part of a wide retroarc foreland basin east of the Precordillera. Tectonic activity started during the Late Oligocene and is documented by thrust and reverse faulting. Due to thick-skinned deformation, the former coherent part of the foreland basin was subdivided into broken-foreland basins filled with alluvial and eolian sediments (Chacras Formation). Their buildup could have been accompanied with initial uplift and crustal thickening of the Southern Puna. As a consequence of continuing contractional tectonism during Early Miocene, the Salar de Antofalla area was further subdivided into a number of small intra-arc depocenters in which alluvial fan and fluvial sediments (Potrero Grande Formation) were deposited. Several intermediate stratovolcanic centers began to erupt between 18 Ma and 14 Ma. Geochemically, these magmas display an arc signature. They were generated by interaction of basaltic magmas with the Andean continental crust thickened to at least 40 km. Reverse faulting and thrusting during the Middle to Late Miocene led to an intra-arc basin filled with thick alluvial fan and evaporite sediments (Juncalito Formation). Since the Late Miocene/Early Pliocene, mainly basaltic andesitic magmas erupted at monogenetic centers located east of the volcanic arc. During the Pliocene, tectonic shortening continued with local strike-slip components. These relief-forming processes reduced the Salar de Antofalla basin to its present narrow and elongated shape and triggered the final alluvial fan sedimentation (Escondida Formation).
 

Resumen

Dando una detallada descripción tectono-sedimentaria y volcánica del área del Salar de Antofalla, presentamos un modelo de evolución para la Puna Austral durante el Cenozoico. La sedimentación cenozoica comenzó durante el Eoceno superior, en el punto culminante de la fase Incaica de la Precordillera Chilena. Playa con llanura de fango y arena, como también sedimentos fluviales (Formación Quiñoas) de este período, son interpretados como depósitos de un área de sedimentación uniforme, que formaba parte de una amplia cuenca de antepaís de retroarco al este de la Precordillera Chilena. La actividad tectónica comenzó durante el Oligoceno tardío y está documentada por cabalgamientos y fallas inversas. Debido a la deformación del tipo "thick-skinned", la parte coherente de la cuenca de antepaís fue subdividida en una cuenca de antepaís segmentada ("broken-foreland basin") y rellenada con depósitos aluviales y eólicos (Formación Chacras). Su desarrollo estuvo presumiblemente acompañada por un levantamiento inicial y un engrosamiento de la corteza de la Puna Austral. Debido a la continuación del tectonismo de contracción durante el Mioceno temprano, el área del Salar de Antofalla fue sucesivamente dividida en pequeños depocentros de intra-arco, en los cuales fueron depositados abanicos aluviales y sedimentos fluviales (Formación Potrero Grande). Estratovolcanes con magmas de composición intermedia iniciaron su actividad entre los 18 Ma y 14 Ma. Desde el punto de vista geoquímico, estos magmas muestran una signatura de arco volcánico y que ascendieron a través de una corteza con un espesor mínimo de 40 km. En el Mioceno medio a tardío, fallas inversas y cabalgamientos dieron a la cuenca una forma asimétrica. Esta cuenca fue rellenada con sedimentos de abanicos aluviales y gruesos depósitos evaporíticos (Formación Juncalito). Desde el Mioceno tardío/Plioceno temprano comenzó la emisión de andesitas basálticas asociadas a centros monogenéticos detrás del arco volcánico. El acortamiento tectónico continuó durante el Plioceno con fallas de rumbo distribuidas localmente, las cuales redujeron la cuenca del Salar de Antofalla a su actual forma estrecha y elongada y provocó la última deposición de conos aluviales (Formación Escondida).

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Salar de Antofalla