Evolución tectónica del depocentro septentrional de la cuenca Austral, Andes Patagónicos Australes

Abstract

Se analizó el sector norte de los Andes Patagónicos Australes (APA) en la provincia de Santa Cruz, entre el lago Buenos Aires y el río Mayer (46º35- 48º35 S). El objetivo fue diferenciar las unidades tectonoestratigráficas Mesozoicas-Cenozoicas, y caracterizar los distintos eventos de deformación. Para ello se realizó un estudio estructural de deformación a meso-escala, que incluyó la identificación de discordancias sintectónicas, angulares y progresivas, y el relevamiento de indicadores cinemáticos de estrías de falla. Por otro lado, se analizó regionalmente el patrón de dispersión de sedimentos mediante estudios de procedencia. Desde el punto de vista estructural, la zona de estudio se encuentra en la faja plegada y corrida de los APA, caracterizada por un frente de basamento con dirección de transporte hacia el este, que expone rocas jurásicas en contacto tectónico con sedimentitas del mioceno. Las estructuras de corrimientos mayores presentan un rumbo aproximado NNO. El estudio de la deformación frágil se basó en la reconstrucción, a partir de indicadores cinemáticos, de los estados de esfuerzo mediante métodos de inversión. Los análisis de procedencia se enfocaron en depósitos correspondientes a un ambiente tectónico de retroarco compresivo Aptiano-Albiano, y de antepaís sensu stricto Cenozoico. Por lo tanto, se relevaron 5 perfiles estratigráficos, de norte a sur: Río Oro, Veranada de Gómez, Río Belgrano, Estancia Los Ñires y Arroyo Potranquitas, abarcando unidades litoestratigráficas del Cretácico Inferior (formaciones Río Mayer, Río Belgrano, Río Tarde y Kachaike) y del Cenozoico (formaciones El Chacay y Santa Cruz). Se estudió la petrografía de areniscas y conglomerados, sumado al análisis de circones detríticos y difracción de rayos X. Los diagramas de discriminación tectónica indicaron, para rocas cretácicas, un aporte dominante de orógeno reciclado y en menor medida aporte de arco disectado a transicional, mientras que para rocas cenozoicas indicaron un marcado aporte de arco.Se proponen las siguientes etapas de deformación: Etapa de Rift: Jurásico Superior; Etapa de sag (enfriamiento térmico): Berriasiano-Barremiano; Etapa de Retroarco compresivo: Aptiano-Albiano/Cenomaniano?; Etapa de antepaís: Mioceno. Para el Jurásico Superior se reconoce un evento extensional, con la presencia de un sistema de fallas normales orientadas N-S y discordancias progresivas extensionales afectando al Complejo El Quemado. Los depósitos de rift se componen de una unidad conglomerádica basal (Formación El Bello) seguida por riolitas e ignimbritas (Complejo El Quemado). En el Cretácico Inferior (Berriasiano-Valanginiano), se inicia la primera unidad de sedimentación clástica, correspondiente a la Formación Springhill, representada por facies continentales hasta de plataforma somera. A su vez, marca el inicio de la transgresión que continúa con la suprayacente Formación Río Mayer (Hauteriviana-Barremiana) con depósitos pelíticos marinos. En el Aptiano-Albiano un evento regresivo y de progradación continental se inicia con depósitos deltaicos de la Formación Río Belgrano y sistemas fluviales incluidos en la Formación Río Tarde. Los análisis de procedencia indicaron aporte de basamento y de volcanitas jurásicas, que afloraban en los macizos patagónicos, posiblemente del Macizo del Deseado. La configuración paleogeográfica indica un contexto de retroarco, con un arco activo al oeste. Estudios de anisotropía de susceptibilidad magnética indican un contexto de deformación compresiva próxima al depocentro. El Miembro Superior de la Formación Río Tarde (Albiano-Cenomaniano?) presenta un importante incremento en el contenido de componentes piroclásticos, indicando un aumento en la actividad del arco magmático. En la zona de río Furioso se reconoce deformación compresiva afectando a ésta unidad y por encima, en discordancia angular, se encuentra el Basalto Posadas. La casi ausencia de sedimentación para el Cretácico Superior indicaría un levantamiento temprano, y que el sector actuó como área de aporte para el depocentro ubicado al sur. La primera ingresión del océano Atlántico está representada por rocas de la Formación El Chacay en el sector cordillerano, ocurrida en el Mioceno temprano (Burdigaliano), seguida por sedimentación continental de la Formación Santa Cruz (Burdigaliano-Langhiano). El área fuente de estos sedimentos corresponde a un arco magmático. Los depósitos continentales basales constituyen el relleno de hemigrábenes, y presentan estratos de crecimiento extensionales. Los datos cinemáticos de falla medidos indicaron extensión promedio orientada E-O, que se habría generado durante un cambio en la convergencia de placas. Posteriormente, se registró un evento compresivo en el frente de basamento, con plegamiento que afecta a estos depósitos miocenos.

Dans ce travail de thèse, le secteur nord des Andes Australes de Patagonie a été analysé dans la province de Santa Cruz, entre le lac « Buenos Aires » au Nord et le « Rio Mayer » au Sud (46º35'- 48º35' S). L'objectif était de différencier les unités tectono-stratigraphiques Méso-Cénozoïques, et de caractériser les différents événements de déformation. À cette fin, une étude structurale de la déformation à échelle mésoscopique a été réalisée, qui comprenait l’identification de discordances syntectoniques, angulaires et progressives, et la détection d’indicateurs cinématiques. En outre, un profil de dispersion des sédiments a été analysé à l’échelle régionale par une étude de provenance minérale. Du point de vue structural, la zone d'étude est située dans la ceinture plissée des Andes Australes de Patagonie, caractérisé par un front de soubassement avec direction de transport à l'est, qui exhume à l’affleurement les roches jurassiques en contact tectonique avec les sédiments miocènes de l’avant-pays. Ces structures ont un axe orienté globalement NNW-SSE. L'étude de la déformation fragile est basée sur l’observation et la mesure d’indicateurs cinématiques, qui permettent la reconstruction des états de paléo-contraintes au moyen de méthodes d'inversion. L'analyse de la provenance des flux sédimentaires s'est concentrée sur les dépôts de rétroarcs compressif d’âge Aptien-Albien et de l’'avant-pays (dépôts cénozoïques) sensu stricto. Pour cela, 5 profils stratigraphiques ont été étudiés, du nord au sud: Río Oro, Veranada de Gómez, Río Belgrano, Estancia Los Ñires et Arroyo Potranquitas, lesquels incluent aussi des unités lithostratigraphiques du Crétacé Inférieur (formations Río Mayer, Río Belgrano, Río Tarde et Kachaike) et Cénozoïque (formations Chacay et Santa Cruz). Ce travail est basé sur la pétrographie des grès et conglomérats, complétée par l'analyse des zircons détritiques et par diffraction des rayons X. Les diagrammes de discrimination tectonique ont indiqué une source dominante de sédiments provenant du recyclage des produits de l’érosion de l'orogène, et dans une moindre mesure, d’un arc de transition pour les roches crétacées, tandis que pour les roches cénozoïques, ils ont indiqué une contribution marquée de l'arc. Au final, les étapes de déformation suivantes sont proposées: Rifting : Jurassique supérieur; Stade d'affaissement (refroidissement thermique): Berriasien-Barrémien; Stade de rétroarc compressif: Aptien-Albien/Cénomanien (?); Stade d'avant-pays: Miocène. Pour le Jurassique Supérieur, un événement d'extension est reconnu dans les données de fracturation, avec la présence d'un système de failles normal orienté N-S et des discordances extensives progressives affectant le Complexe El Quemado. La séquence du rifting consiste en une unité de conglomérat basal (formation d'El Bello), suivie de rhyolites et d'ignimbrites (complexe d'El Quemado). Dans le Crétacé Inférieur (Berriasien-Valanginien), la première unité de sédimentation clastique correspondant à la Formation Springhill, est représentée par des faciès continentaux jusqu'à une plate-forme peu profonde. Dans le même temps, le début de la transgression se poursuit avec la Formation de Río Mayer (HauterivianBarremian) sus-jacente composée des dépôts pélitiques marins. Dans l'Aptien-Albien, un événement régressif et de progradation continentale commence par des dépôts deltaïques de la formation Río Belgrano et systèmes fluviatiles de la Formation Río Tarde. L'analyse de leur provenance indique la contribution du socle et du magmatisme jurassique des massifs de Patagonie, et probablements du massif de Deseado. La configuration paléogéographique indique un contexte rétroarc, avec un arc volcanique actif à l'ouest. Les études d'anisotropie de susceptibilité magnétique (ASM) sur ces sédiments indiquent un contexte de déformation en compression proche du dépocentre. La Formation Río Tarde Supérieur, d’âge Albian-Cénomanien, présente une contribution pyroclastique importante, indiquant un développement de l'arc magmatique. Dans la zone du fleuve Furioso, la déformation en compression caractérisée cette unité, et le Basalto Posadas est situé dans une discordance angulaire. De même, la quasi-absence de sédimentation au cours du Crétacé Supérieur indiquerait que le secteur a servi de zone de contribution pour le dépocentre sédimentaire situé immédiatement au sud. La première trasngression de l'océan Atlantique est enregistrée les roches incluses dans la Formation El Chacay, dans le secteur de la Cordillère, au Miocène inférieur (Burdagalien), suivie de la sédimentation continentale de la Formation Santa Cruz (Burdagalien-Langhien). La zone source de ces sédiments correspond à un arc magmatique. Les dépôts continentaux basaux du Miocène comportent de Au final, les étapes de déformation suivantes sont proposées: Rifting : Jurassique supérieur; Stade d'affaissement (refroidissement thermique): Berriasien-Barrémien; Stade de rétroarc compressif: Aptien-Albien/Cénomanien (?); Stade d'avant-pays: Miocène. Pour le Jurassique Supérieur, un événement d'extension est reconnu dans les données de fracturation, avec la présence d'un système de failles normal orienté N-S et des discordances extensives progressives affectant le Complexe El Quemado. La séquence du rifting consiste en une unité de conglomérat basal (formation d'El Bello), suivie de rhyolites et d'ignimbrites (complexe d'El Quemado). Dans le Crétacé Inférieur (Berriasien-Valanginien), la première unité de sédimentation clastique correspondant à la Formation Springhill, est représentée par des faciès continentaux jusqu'à une plate-forme peu profonde. Dans le même temps, le début de la transgression se poursuit avec la Formation de Río Mayer (HauterivianBarremian) sus-jacente composée des dépôts pélitiques marins. Dans l'Aptien-Albien, un événement régressif et de progradation continentale commence par des dépôts deltaïques de la formation Río Belgrano et systèmes fluviatiles de la Formation Río Tarde. L'analyse de leur provenance indique la contribution du socle et du magmatisme jurassique des massifs de Patagonie, et probablements du massif de Deseado. La configuration paléogéographique indique un contexte rétroarc, avec un arc volcanique actif à l'ouest. Les études d'anisotropie de susceptibilité magnétique (ASM) sur ces sédiments indiquent un contexte de déformation en compression proche du dépocentre. La Formation Río Tarde Supérieur, d’âge Albian-Cénomanien, présente une contribution pyroclastique importante, indiquant un développement de l'arc magmatique. Dans la zone du fleuve Furioso, la déformation en compression caractérisée cette unité, et le Basalto Posadas est situé dans une discordance angulaire. De même, la quasi-absence de sédimentation au cours du Crétacé Supérieur indiquerait que le secteur a servi de zone de contribution pour le dépocentre sédimentaire situé immédiatement au sud. La première trasngression de l'océan Atlantique est enregistrée les roches incluses dans la Formation El Chacay, dans le secteur de la Cordillère, au Miocène inférieur (Burdagalien), suivie de la sédimentation continentale de la Formation Santa Cruz (Burdagalien-Langhien). La zone source de ces sédiments correspond à un arc magmatique. Les dépôts continentaux basaux du Miocène comportent de

The northern sector of the Southern Patagonian Andes in the province of Santa Cruz, between Buenos Aires Lake and the Mayer river (46º35'- 48º35' S) was analyzed. The objective was to differentiate Mesozoic-Cenozoic tectonostratigraphic units, to characterize the different events of deformation and the exhumed sectors during their deposition, in a regional geodynamic context. For this, a structural study of the meso-scale deformation was performed, including the identification of sintectonic, angular and progressive discordances, and the measured of kinematic indicators of striae. Furthermore, the pattern of sediment dispersion was analyzed by procedence studies. From the structural point of view, the study area is located in the fold and thrust belt of the Southern Patagonian Andes, characterized by a basement front with transport direction to the east, that exposes Jurassic rocks in tectonic contact with Miocene units. Such major structures have an approximate trend NNW. The study of the fragile deformation was based, from kinematic indicators, on the reconstruction of stress through inversion methods. The analysis was focused on Aptian-Albian compressive retroarc deposits and Cenozoic foreland sensu stricto. Thus, five stratigraphic profiles were analized, from north to south: Río Oro, Veranada de Gómez, Río Belgrano, Estancia Los Ñires and Arroyo Potranquitas, which cover lithostratigraphic units from Lower Cretaceous (Río Mayer, Río Belgrano, Río Tarde and Kachaike formations) and Cenozoic (El Chacay and Santa Cruz formations). The study included petrography of sandstones and conglomerates, combined with analysis of detrital zircons and composition of shales using X-ray diffraction. The tectonic discrimination diagrams indicated a dominant sediment source from recycled orogen and, to a lesser extent, a dissected to transitional arc contribution for Cretaceous rocks, whereas for Cenozoic rocks indicated arc contribution. The following stages of deformation are proposed: Rift stage: Upper Jurassic; Sag stage: Berriasian-Barremian; Compressive retroarc: Aptian-Albian/Cenomanian?; Foreland stage: Miocene. For the Upper Jurassic an extensional event is recognized, with the presence of a normal N-S oriented fault system and extensional progressive discordances affecting the El Quemado Complex. The rift sequence is composed of a basal conglomerate unit (El Bello Formation), followed by rhyolites and ignimbrites (El Quemado Complex). In the Lower Cretaceous (Berriasian-Valanginian), begins the first unit of clastic sedimentation corresponding to the Springhill Formation is represented continental facies up to a shallow platform. In turn, it marks the beginning of the transgression that continues with the overlying Río Mayer Formation (Hauterivian-Barremian) with marine deposits. By the Aptian-Albian a regressive event and continental progradation begins with delta deposits of the Río Belgrano Formation, and fluvial systems of the Río Tarde Formation. The provenance analyses indicated the contribution of Jurassic basement and magmatism from the Patagonian massifs, possibly from the Deseado Massif. The paleogeographic configuration indicates a context of retroarc, with an active arc to the west. Anisotropy studies of magnetic susceptibility indicate a context of compressive deformation close to the depocenter. The upper member of the Río Tarde Formation (Albian-Cenomanian?) presents an important increase in pyroclastic contribution, indicating more activity of the magmatic arc. In the area of the Furioso river compressive deformation is evidenced in this unit, followed by the Posadas Basalt in angular discordance. Also, the almost absence of sedimentation for the Upper Cretaceous would indicate an early rise, and that the sector acted as a contribution area for the depocenter located to the south. The first ingression of the Atlantic Ocean is recorded in the Chacay Formation in the cordilleran sector, Early Miocene (Burdigalian), followed by continental sedimentation of the Santa Cruz Formation (Burdigalian-Langhian). The source area of sediments corresponds to a magmatic arc. The basal Miocene continental deposits constitute fillings of halfgrabens, and have extensional growth strata. The kinematic faulting data indicated the average extension in the E-W direction that would have been generated during a change in the plate convergence, and subsequently the compression is recorded with the folding that involves these Miocene deposits.