Constraints on trenchward arc migration and back-arc magmatism in the North Patagonian Andes in the context of Nazca plate rollback

• Autores: Fernández Paz, Lucía; Bechis, Florencia; Litvak, Vanesa; Echaurren, Andrés; Encinas, Alfonso; González, Javiera; Lucassen, Friedrich; Oliveros, Verónica; Valencia, Victor; Folguera, Andrés
• Año de publicación: 2019
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Ciencias de la Tierra (General); Geoquímica; Vulcanología; Geociencias (Multidisciplinar); Subducción; Arco Volcánico; Andes Patagónicos; Geoquímica; Geocronología; Ciencias de la Tierra (General); Geoquímica; Vulcanología; Geociencias (Multidisciplinar)
• Institución: Universidad Nacional de Río Negro

Fil: Fernandez Paz, Lucía. Universidad de Buenos Aires, CONICET, Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber" (IDEAN)
Fil: Bechis, Florencia. Universidad Nacional de Río Negro, Instituto de Investigaciones de Diversidad Cultural y Procesos de Cambio (IIDyPCa). Río Negro
Fil: Litvak, Vanesa. Universidad de Buenos Aires, CONICET, Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber" (IDEAN)
Fil: Echaurren, Andrés. Universidad de Buenos Aires, CONICET, Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber" (IDEAN)
Fil: Encinas, Alfonso. Universidad de Concepción, Chile, Departamento de Ciencias de la Tierra
Fil: González, Javiera. Universidad de Concepción, Chile, Departamento de Ciencias de la Tierra
Fil: Lucassen, Friedrich. University of Bremen, MARUM - Center for Marine Environmental Sciences and Faculty of Geosciences
Fil: Oliveros, Verónica. Universidad de Concepción, Chile, Departamento de Ciencias de la Tierra
Fil: Valencia, Victor. Washington State University, USA
Fil: Folguera, Andrés. Universidad de Buenos Aires, CONICET, Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber" (IDEAN)
Geochemical and geochronological data reveal that late Oligocene‐early Miocene time is a break point in the evolution of Andean magmatism. The Patagonian Andes registered the onset of arc volcanism since the late Eocene forming part of the El Maitén Belt, whose development was driven by the subduction of the Farallon/Nazca plates beneath the Andean margin. During the Oligocene, the El Maitén Belt shows a change in the geochemical signature of its magmas from tholeiitic to calc‐alkaline compositions, reflecting a more mature stage in the magmatic arc evolution. Toward the early Miocene, a striking event is registered in Andean volcanic sequences as mafic tholeiitic lava flows of the El Maitén are interbedded with marine deposits, suggesting their development in the context of a fast subsiding regime. Geochemical analyses presented in this paper show that these rocks resemble enriched mid‐ocean ridge basalt‐like and ocean island basalt compositions, isotopically depleted, which strongly contrast with previous arc products. By this time, a global plate reorganization event had caused an increase in convergence rates, accelerated rollback, and a more orthogonal geometry of subduction, triggering widespread magmatism and the development of extensional basins in the overriding plate. Arc‐related volcanism during the early Miocene can be found only in the western slope of the Andes, suggesting the retreat of the volcanic front toward the trench. The proposed model highlights a strong linkage between the geochemical signature of magmatic products and changes in the subduction zone configuration and mantle dynamics during the evolution of the Patagonian Andes (41–44°S).
Los datos geoquímicos y geocronológicos revelan que el Oligoceno tardío-Mioceno temprano es un punto de quiebre en la evolución del magmatismo andino. Los Andes Patagónicos registraron el inicio del vulcanismo de arco desde el Eoceno tardío formando parte del Cinturón El Maitén, cuyo desarrollo fue impulsado por la subducción de las placas Farallón / Nazca debajo del margen andino. Durante el Oligoceno, el Cinturón El Maitén muestra un cambio en la signatura geoquímica de sus magmas de composición toleítica a calco-alcalina, reflejando una etapa más madura en la evolución del arco magmático. Hacia el Mioceno temprano se registra un evento llamativo en las secuencias volcánicas andinas, ya que flujos de lava toleítica máfica de El Maitén están intercalados con depósitos marinos, lo que sugiere su desarrollo en el contexto de un régimen de rápida subsidencia. Los análisis geoquímicos presentados en este documento muestran que estas rocas se asemejan a composiciones de basalto de de dorsales oceánicas y de islas oceánicas, isotópicamente empobrecidas, que contrastan fuertemente con los productos de arco anteriores. En ese momento, un evento de reorganización global de la placa habría provocado un aumento en las tasas de convergencia, un retroceso acelerado y una geometría de subducción más ortogonal, lo que provocó un magmatismo generalizado y el desarrollo de cuencas extensionales en la placa superior. El volcanismo relacionado con el arco durante el Mioceno temprano se puede encontrar sólo en la vertiente occidental de los Andes, lo que sugiere el retroceso del frente volcánico hacia la trinchera. El modelo propuesto destaca un fuerte vínculo entre la firma geoquímica de los productos magmáticos y los cambios en la configuración de la zona de subducción y la dinámica del manto durante la evolución de los Andes Patagónicos (41–44 ° S).