Large paleomagnetic declination anomalies in the Cerro Nevado (Snow Hill) Island, Antarctic Peninsula: evidence of hidden tectonic rotations?

Abstract

Estudios magnetoestratigráficos realizados en las sedimentitas cretácicas marinas del Grupo Marambio en el sector sudeste de la cuenca James Ross, arrojaron direcciones paleomagnéticas anómalas para el nunatak Sanctuary Cliffs y la península Spath (isla Cerro Nevado). La calidad de los datos y las pruebas de campo sugieren que la magnetización es de origen primario y que no fue afectada por procesos de alteración o remagnetización relacionados con la posterior actividad magmática. La variación en la declinación encontrada para el Cretácico de la isla Cerro Nevado se puede explicar a partir de una rotación tectónica antihoraria calculada en 47.9° ± 20.0°. La actitud de los estratos cretácicos en las localidades de muestreo, con rumbos que presentan variaciones en la misma dirección que la dirección paleomagnética, es consistente con esta interpretación. Sin embargo, la continuidad geológica que se observa entre las unidades aflorantes de la isla Marambio (Seymour) y de la península Spath, sumado a las variaciones locales de rumbo dentro de la propia isla, limita una hipotética rotación de un bloque rígido que comprenda a toda la isla a un máximo de ~10° alrededor de un eje vertical ubicado en el Pasaje Picnic (~64.4°S, 56.9°O). Esto permite inferir que las hipotéticas rotaciones sugeridas por los datos paleomagnéticos debieron ocurrir durante el Eoceno, previamente a la estructuración de las unidades cretácicas. Este modelo requiere ser validado con nuevos estudios geológicos, paleomagnéticos y geofísicos en Cerro Nevado y en sus áreas marítimas vecinas.

We report anomalous paleomagnetic directions obtained in magnetostratigraphic studies carried out on Cretaceous marine sedimentary rocks of the Marambio Group, southeast James Ross Basin, at the Sanctuary Cliffs Nunatak and the Spath Peninsula, located in the Cerro Nevado (Snow Hill) Island. Data quality and field tests suggest a primary origin of the magnetization, ruling out the possibility that directions have been affected by alteration or remagnetization processes related to the Miocene magmatism of the James Ross Island Volcanic Group. A counterclockwise tectonic rotation of 47.9° ± 20.0° of the whole Cerro Nevado Island can account for the paleomagnetic declination anomaly. The bedding of the Cretaceous units at and near the sampling localities show similar directional variations that those observed in paleomagnetic declinations, consistent with such interpretation. However, geological continuity between the exposed units at Marambio Island and the Spath Peninsula, the variable bedding strikes at different localities in the Cerro Nevado Island, plus geometric considerations strongly constrain any rigid body counterclockwise rotation of the whole island to a maximum of about 10°, around a vertical axis located close to the Picnic Passage (~64.4°S, 56.9°W). This indicates that most, if not all, of the hypothetical rotations suggested by the paleomagnetic data must occurred during the Eocene, before tectonic tilting of the Cretaceous units. This needs to be tested with new detailed structural and paleomagnetic studies at different localities along the Cerro Nevado Island as well as with geophysical surveys along the island and its marine surroundings.