Evolution of tertiary volcanism in the Valle del Cura over the Pampean flat-slab, San Juan Province

La integración de los rasgos geológicos, petrológicos y geoquímicos, sumada al análisis de la información aeromagnética, permitió delinear la génesis y evolución del volcanismo terciario del Valle del Cura. Su historia magmática está representada por seis eventos eruptivos acontecidos desde el Paleoceno al Mioceno superior. Durante el Paleoceno, el volcanismo está representado por los Basaltos Río Frío; son manifestaciones volcánicas afíricas y alcalinas, con signaturas de intraplaca en un ámbito extensional y sin influencia del arco volcánico, que se encontraba a unos 200 km al oeste. Estas lavas son resultado del rápido ascenso, a través de una corteza adelgazada, de fundidos primarios generados a profundidad como consecuencia de bajos porcentajes de fusión de porciones enriquecidas del manto litosférico. Para el Eoceno, se generó en la región una cuenca de retroarco dentro de un régimen extensional, donde se depositó una secuencia volcanosedimentaria sin-orogénica. Bajo estas condiciones de corteza atenuada y anomalías térmicas, subplacados basálticos favorecieron la fusión de material cortical y en consecuencia la génesis de un volcanismo de composición dacítico a riolítico: la Formación Valle del Cura. Estas rocas presentan signaturas químicas de retroarco, alto contenido en elementos litófllos y un marcado enriquecimiento isotópico, en relación con el resto de la secuencia volcánica terciaria. Este magmatismo ácido presenta dos tipos litológicos: los primeros fundidos generados son de alta temperatura y alta viscosidad, que resultó en una eruptividad flsural y formación de ignimbritas de alto grado; los segundos son fundidos de mayor permanencia en la corteza y resultaron en un volcanismo explosivo, con depósitos de flujo piroclástico y la formación de una caldera en la cordillera de la Brea. El Oligoceno superior marcó el inicio de un magmatismo de arco en el Valle del Cura, representado por el Grupo Doña Ana: comenzó con facies ignimbríticas ácidas y lavas mesosilíceas — Formación Tillito- que luego evolucionaron a un volcanismo basandesítico a andesítico —Formación Escabroso—.Ambos grupos de rocas se caracterizan por sus rasgos químicos y petrográflcos típicos de volcanitas calcoalcalinas, derivadas de fundidos originados por fusión en la cuña astenosférica en el marco de una corteza de espesor normal (30-35 km); con un centro eruptivo reconocido en la cordillera del Zancarrón. La cuenca de depositación oligocena evolucionó dentro de un contexto extensional que favoreció la generación de un volcanismo máfico de retroarco representado por los Basaltos Las Máquinas. Sus rasgos geoquímicos muestran una afinidad alcalina y de intraplaca, pero con una importante influencia del coetáneo arco volcánico. Como respuesta a la subhorizontalización de la placa de Nazca, se produce la migración del arco volcánico y para el Mioceno medio a superior se ubicó en la actual posición del Valle del Cura. La Formación Cerro de las Tórtolas representa el pico de magmatismo andesítico y dacítico que caracterizó, local y regionalmente, a este sector de los Andes. Esta eruptividad resultó en la formación de domos y estratovolcanes como los volcanes Cerro de las Tórtolas, Vacas Heladas y el nuevo centro de emisión identificado en la cordillera del Zancarrón. En esta unidad se reconocen dos etapas: la sección inferior (16-14 Ma) representa fundidos que se equilibraron a una profundidad con fases residuales indicativas de una corteza de espersor normal (30-35 km) y la sección superior (13-10 Ma) cuyas relaciones de tierras raras indican una fase residual granatífera, lo que evidencia una mayor profundidad de generación, en una corteza engrosada de 50 km. El enriquecimiento isotópico de las lavas, desde la sección inferior hacia la superior, también registra el incremento de los aportes corticales en la génesis de los fundidos. Estas volcanitas permanecieron en cámaras magmáticas intermedias de similar profundidad, estimada en 14 a 15 km para la sección inferior, y en 15 a 17 km para la superior. En estas condiciones, los minerales se equilibraron en un rango de temperatura y presión entre 720° y 820°C, y 4,5 y 5,5 kb, respectivamente. Como parte del volcanismo mioceno medio, se incluyen a las ignimbritas dacíticas de la Formación Tambo, ya que conjuntamente con las lavas de la sección superior de la Formación Cerro de las Tórtolas, marcan el quiebre en el comportamiento químico e isotópico del volcanismo terciario del Valle del Cura. En conjunto representan el volcanismo desarrollado bajo las condiciones de máxima compresión. Las últimas manifestaciones volcánicas corresponden a las Ignimbritas Vacas Heladas, de composición dacítica; poseen signatura de arco, pero fundamentalmente evidencian una importante participación de material cortical: presentan el mayor enriquecimiento isotópico de toda la secuencia volcánica del arco terciario. Luego de estas manifestaciones volcánicas y como respuesta a la subhorizontalización de la losa subducida, cesó la actividad volcánica en el Valle del Cura.Evolution of tertiary volcanism in the Valle del Cura over the Pampean flat-slab, San Juan Province. The genesis and evolution of tertiary volcanism in the Valle del Cura was established by the integration of its geological, geochemical and petrological features, plus the aeromagnetic data analysis. The magmatic history is represented by six eruptive events that occurred from the Paleocene to the upper Miocene. The Basaltos Río Frío represents the volcanic activity during the Paleocene; they are alkaline and aphiric volcanites with extensional and intraplate chemical signatures, without influence of the volcanic arc located 200 km to the west. These lavas resulted from primary deep magmas that were fastly erupted through a thin crust and generated by low melting degrees of enriched portions of lithospheric mantle. During the Eocene an extensional retroarc basin was developed and filled with a synorogenic volcanosedimentary sequence. Therefore, the thin crust and thennal anomalies environment was favorable for basaltic underplating and melting of the crust; hence the genesis of a dacitic and ryholitic volcanism: the Valle del Cura Formation. These rocks present retroarc chemical signatures, high contents of lithophiles elements, and an isotopic enrichment in comparison with the remaining tertiary volcanic sequence. This acid magmatism has two different líthologies: the first melts had high temperature and viscosity and derived in high grade ignimbrites associated to fisural eruptivity; the second melts resulted in explosive volcanism, piroclastic flows and the caldera structure in the cordillera dela Brea. An arc magmatism started at the Oligocene, which is represented by the Doña Ana Group. It began with acid ignimbrites facies and mesosiliceous lavas —theTillito Formation- that evolved to a basandesitic and andesitic volcanism —the Escabroso Forrnatíon—. Both units have petrographical and geochemical calcoalkaline features, and are the result of melting in the asthenospheric wegde beneath the main arc in a thin crust (35 km); they are related to a eruptive center recognized in the cordillera del Zancarrón. This extensional oligocene basin was favorable for retroarc mafic volcanism represented by the Basaltos Las Máquinas. Its geochemistry signature shows an alkaline and intraplate afinity, but with a strong influence of the contemporary volcanic arc. As a result of the shallowing of the downgoing slab of the Nazca plate, the volcanic front migrated, and by the middle Miocene it was located over the Valle del Cura area. The Cerro de las Tórtolas Formation represents the main event of andesitic and dacitic volcanism that characterized, locally and regionally, this area of the Andes. This volcanic activity was responsable for the formation of domes and stratovolcanoes, as the Cerro de las Tórtolas and Vacas Heladas, and the new eruptive center identified in the cordillera del Zancarrón. Two stages are recognized in this unit: the lower section (1614 Ma) represents melts that were equilibrated at depth with residual phases associated with a crust of normal thickness (30-35 km); while the upper section (13-10 Ma) has rare earths relationships indicating a granatiferous residual phase, and therefore a deeper site of magma generation in a thick crust of 50 km. The increase in the isotopic enrichment of the lavas, from the lower section to the upper section, also shows the increase of crustal contributions during the genesis of the magmas. These volcanítes were storaged in intennediate magmatic chambers of similar depth, estimated in 14 to 15 km for the lower section, and 15 to 17 km for the upper one. Under these conditions, the mineral assambleges were equilibrated in a temperature and pressure range of 720°—820°C and 4,5-5,5 kb, respectively. The dacitic ignimbrites of the Tambo Formation are also included in the middle Miocene volcanism because together with the upper section of the Cerro de las Tórtolas Formation indicate the break in the chemical and isotopic behaviour of tertiary volcanism in the Valle del Cura. Both units represent the volcanism developed under the highest compressional conditions. The Ignimbritas Vacas Heladas represent the last volcanic activity. These dacitic ignimbrites have arc-like signatures, but mainly show high crustal contributions: they are the most isotopicaly enriched lavas of all the tertiary volcanic-arc sequence. After these dacitic and ryholitic volcanism, and as a response of the flattening of the subducting slab, the volcanic activity ended in the Valle del Cura.Fil:Litvak, Vanesa D.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina