Crustal anatomy and evolution of a subduction-related orogenic system: Insights from the Southern Central Andes (22-35°S)

Autores: Giambiagi, Laura Beatriz; Tassara, Andrés; Echaurren, Andrés; Julve, Joaquín; Quiroga Carrasco, Rodrigo Adolfo; Barrionuevo, Matías; Liu, Sibiao; Echeverría, Iñigo; Mardónez, Diego; Suriano, Julieta; Mescua, Jose Francisco; Lossada, Ana Clara; Spagnotto, Silvana Liz; Bertoa del Llano, Macarena; Lothari, Lucas Daniel
Año de publicación: 2022
Idioma: inglés
Tipo de recurso: artículo
Estado: versión publicada
Descripción: As the archetype of mountain building in subduction zones, the Central Andes has constituted an excellent example for investigating mountain-building processes for decades, but the mechanism by which orogenic growth occurs remains debated. In this study we investigate the Southern Central Andes, between 22° and 35°S, by examining the along-strike variations in Cenozoic uplift history (<45 Ma) and the amount of tectonic shortening-thickening, allowing us to construct seven continental-scale cross-sections that are constrained by a new thermomechanical model. Our goal is to reconcile the kinematic model explaining crustal shortening-thickening and deformation with the geological constraints of this subduction-related orogen. To achieve this goal a representation of the thermomechanical structure of the orogen is constructed, and the results are applied to constrain the main decollement active for the last 15 Myr. Afterwards, the structural evolution of each transect is kinematically reconstructed through forward modeling, and the proposed deformation evolution is analyzed from a geodynamic perspective through the development of a numerical 2D geodynamic model of upper-plate lithospheric shortening. In this model, low-strength zones at upper-mid crustal levels are proposed to act both as large decollements that are sequentially activated toward the foreland and as regions that concentrate most of the orogenic deformation. As the orogen evolves, crustal thickening and heating lead to the vanishing of the sharp contrast between low- and high-strength layers. Therefore, a new decollement develops towards the foreland, concentrating crustal shortening, uplift and exhumation and, in most cases, focusing shallow crustal seismicity. The north-south decrease in shortening, from 325 km at 22°S to 46 km at 35°S, and the cumulated orogenic crustal thicknesses and width are both explained by transitional stages of crustal thickening: from pre-wedge, to wedge, to paired-wedge and, finally, to plateau stages.
Fil: Giambiagi, Laura Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Tassara, Andrés. Universidad de Concepción; Chile
Fil: Echaurren, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Julve, Joaquín. Universidad de Concepción; Chile. Millennium Nucleus CYCLO The Seismic Cycle along Subduction Zones; Chile
Fil: Quiroga Carrasco, Rodrigo Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Barrionuevo, Matías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Liu, Sibiao. Geomar-Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel; Alemania
Fil: Echeverría, Iñigo. Universidad de Concepción; Chile
Fil: Mardónez, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Suriano, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Mescua, Jose Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Lossada, Ana Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber"; Argentina
Fil: Spagnotto, Silvana Liz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentina
Fil: Bertoa del Llano, Macarena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
Fil: Lothari, Lucas Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina
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Nivel de accesibilidad: acceso abierto
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Institución: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador: oai:ri.conicet.gov.ar:11336/203189

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In this study we investigate the Southern Central Andes, between 22° and 35°S, by examining the along-strike variations in Cenozoic uplift history (<45 Ma) and the amount of tectonic shortening-thickening, allowing us to construct seven continental-scale cross-sections that are constrained by a new thermomechanical model. Our goal is to reconcile the kinematic model explaining crustal shortening-thickening and deformation with the geological constraints of this subduction-related orogen. To achieve this goal a representation of the thermomechanical structure of the orogen is constructed, and the results are applied to constrain the main decollement active for the last 15 Myr. Afterwards, the structural evolution of each transect is kinematically reconstructed through forward modeling, and the proposed deformation evolution is analyzed from a geodynamic perspective through the development of a numerical 2D geodynamic model of upper-plate lithospheric shortening. In this model, low-strength zones at upper-mid crustal levels are proposed to act both as large decollements that are sequentially activated toward the foreland and as regions that concentrate most of the orogenic deformation. As the orogen evolves, crustal thickening and heating lead to the vanishing of the sharp contrast between low- and high-strength layers. Therefore, a new decollement develops towards the foreland, concentrating crustal shortening, uplift and exhumation and, in most cases, focusing shallow crustal seismicity. The north-south decrease in shortening, from 325 km at 22°S to 46 km at 35°S, and the cumulated orogenic crustal thicknesses and width are both explained by transitional stages of crustal thickening: from pre-wedge, to wedge, to paired-wedge and, finally, to plateau stages.Fil: Giambiagi, Laura Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Tassara, Andrés. Universidad de Concepción; ChileFil: Echaurren, Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Julve, Joaquín. Universidad de Concepción; Chile. Millennium Nucleus CYCLO The Seismic Cycle along Subduction Zones; ChileFil: Quiroga Carrasco, Rodrigo Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Barrionuevo, Matías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Liu, Sibiao. Geomar-Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel; AlemaniaFil: Echeverría, Iñigo. Universidad de Concepción; ChileFil: Mardónez, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. 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Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaElsevier Science2022-09info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/203189Giambiagi, Laura Beatriz; Tassara, Andrés; Echaurren, Andrés; Julve, Joaquín; Quiroga Carrasco, Rodrigo Adolfo; et al.; Crustal anatomy and evolution of a subduction-related orogenic system: Insights from the Southern Central Andes (22-35°S); Elsevier Science; Earth-science Reviews; 232; 9-2022; 1-100012-8252CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825222002227info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.earscirev.2022.104138info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-17T11:27:56Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/203189instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-17 11:27:56.957CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina Fil: Julve, Joaquín. Universidad de Concepción; Chile. Millennium Nucleus CYCLO The Seismic Cycle along Subduction Zones; Chile Fil: Quiroga Carrasco, Rodrigo Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina Fil: Barrionuevo, Matías. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. 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Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina Fil: Mescua, Jose Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina Fil: Lossada, Ana Clara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber"; Argentina Fil: Spagnotto, Silvana Liz. 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