The Faja Eruptiva of the Eastern Puna and the Sierra de Calalaste, NW Argentina: U–Pb zircon chronology of the early Famatinan orogeny

Abstract

The Famatinian is a segment of the Ordovician Terra Australis accretionary orogen that stretched along the SW Margin of Gondwana from Australia to Colombia. The present knowledge of this orogenic segment still is incomplete. We present geochemistry and U–Pb SHRIMP zircon geochronology of igneous and metamorphic rocks from the Central Famatinian Domain, one of the several domains recognized by Rapela et al. (Earth Sci Rev 187: 259–285. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.10.006) that includes the northern Sierras Pampeanas and the southern Puna of North West Argentina. Six samples of igneous rocks (peraluminous granitoids, mafic and felsic rocks, volcanic/subvolcanic rocks) and six samples of associated meta-sedimentary rocks, all from the Puna were dated and chemically analysed. The results indicate that the Central Famatinian Domain is in turn a composite domain that includes a Cordilleran-type magmatic arc (ca. 470 Ma) and a yuxtaposed fault-bounded older terrain formed in an extensional setting at the very start of the Famatinian orogeny, between 480 and 485 Ma, i.e., shortly after the SW Gondwana margin switched from passive to active. This short period of extension with related sedimentation, volcanism and mainly granitoid plutonism has not been previously recognised. It occurred before the Cordilleran-type magmatic arc -that resulted from a magmatic flare-up between ca. 473 and 468 Ma-, set up coincident with a contractional phase. The evidence confirms that accretionary orogeny results from tectonic switching (pull–push orogeny) and that the extensional and contractional phases are of relatively short duration.

El cinturón Famatiniano es un segmento del orógeno acreccionario ordovícico Terra Australis, que se extendía a lo largo del margen SW de Gondwana desde Australia hasta Colombia. El conocimiento de este cinturón es todavía muy incompleto. En este trabajo se ha realizado geoquímica y geocronología U-Pb SHRIMP en circón en rocas ígneas y metamórficas del Dominio Famatiniano Central (Rapela et al., 2016) en el norte de las Sierras Pampeanas y el sur de la Puna en el noroeste de Argentina. Se han datado y analizado químicamente seis muestras de rocas ígneas (granitoides peraluminosos y rocas volcánicas/subvolcánicas maficas y felsicas) y seis muestras de rocas metasedimentarias asociadas, de la Puna meridional, principalmente. Los resultados indican que el Dominio Famatiniano Central es un dominio compuesto, que incluye un arco magmático de tipo Cordillerano con magmatismo de tipo I (ca. 470 Ma) y un terreno más antiguo, yuxtapuestos en la actualidad mediante fallas ándicas. Este último se formó en un contexto de extensión al comienzo de la orogénesis Famatiniana, entre ca. 480 y 485 Ma., en el margen SO de Gondwana, poco después de que cambiara de pasivo a activo. Este breve período de extensión, con sedimentación relacionada, vulcanismo y, principalmente, plutonismo granitoide, no había sido reconocido previamente y tuvo lugar antes de que se instalara el arco magmático de tipo Cordillerano como resultado de un flare-up magmático entre 473 y 468 Ma, coincidente, a su vez, con una fase de contracción. Esta evidencia confirma que la orogénesis acreccionaria es el resultado de la permutación tectónica (tectonic switching) entre fases de extensión y contracción (pull-push orogeny) y que estas son de duración relativamente corta.