The Upper Jurassic volcanism of the Río Damas-Tordillo Formation (33°- 35.5°S): Insights on petrogenesis, chronology, provenance and tectonic implications

Abstract

Los depósitos continentales y volcánicos de la Formación Rio Damas-Tordillo, Jurásico Superior, representan un período restringido de sedimentación continental dentro del registro mayormente marino de la Cuenca Neuquina. Datos anteriores y los presentados en este trabajo, sugieren que el cambio a un estado de mayor acoplamiento entre placas durante el Jurásico tardío (160-140 Ma), sumado a la continua efusión de material volcánico, resultaron en una progresiva emersión del dominio de arco y ante arco, para finalmente desconectar a la cuenca de tras-arco del Océano Pacífico. Este importante cambio en la configuración del margen tuvo como resultado el desarrollo de una regresión marina y posterior sedimentación continental con aportes desde el oeste, en una cuenca de tras-arco de tipo hemigraben. Una edad máxima de depositación de 146,4±4.4 Ma obtenida en la parte superior de la secuencia sedimentaria, sugiere que los potentes depósitos de volcanismo asociado a subducción, observados en la parte superior de la unidad, fueron eruptados en un período de tiempo muy restringido, lo cual probablemente fue facilitado por la presencia de estructuras extensionales relacionadas con el desarrollo de la cuenca de tras-arco. Datos geoquímicos elementales e isotópicos, junto con modelamientos de ACF, sugieren un manto astenosférico deprimido como fuente del material ígneo, y el fraccionamiento de olivino y plagioclasa, combinado con pequeños volúmenes de asimilación de corteza inferior, como los principales procesos involucrados en la evolución de los magmas. No es posible diferenciar, en términos geoquímicos, la fuente y procesos petrogenéticos del volcanismo Jurásico reconocido en la Cordillera de la Costa y el de la Formación Río Damas-Tordillo.

The uppermost Jurassic continental and volcanic deposits of the Río Damas-Tordillo Formation represent an interval of intense continental deposition within the Jurassic to Early Cretaceous dominantly marine environment of the Mendoza-Neuquén back-arc basin. Stratigraphic and geochronological data indicate that progressive emersion of the arc and forearc domain, disconnecting the back-arc region from the Pacific Ocean, occurred during occurred during the Late Jurassic and probably the Early Cretaceous (~160-140 Ma). This change in the margin configuration induced a marine regression and the subsequent deposition of continental material in the back-arc basin. The most likely source of the sediments would have been the Jurassic arc, located west of the back-arc basin. The maximum depositional age of 146.4±4.4 Ma obtained from a red sandstone immediately below volcanic rocks confirms recent Tithonian maximum depositional ages assigned to the Río Damas-Tordillo Formation, and suggests that the volcanic rocks, overlain by marine fossiliferous Tithoninan-Hauterivian sequences, should have erupted within a short time span during the Late Jurassic. Volcanism was probably facilitated by the presence of extensional structures related to the formation of the back-arc basin. Elemental and isotopic data, along with forward AFC models, suggest a depleted sub-arc asthenospheric mantle source for the volcanic rocks and the fractionation of olivine and plagioclase, along with small volumes of lower crust assimilation, as the main processes involved in the magmatic evolution. It is not possible to establish a different source and petrogenetic conditions for the Río Damas-Tordillo Formation and the magmatism in the arc domain located further west, at the present-day Coastal Cordillera.