Linking sedimentation in the northern Andes to basement configuration, Mesozoic extension, and Cenozoic shortening: Evidence from detrital zircon U-Pb ages, Eastern Cordillera, Colombia

Abstract

Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) analyses of 29 samples from the EasternCordillera of Colombia reveal the origin of northern Andean basement and patterns of sedimentation during Paleozoic subsidence, Jurassic-Early Cretaceous extension, Late Cretaceous postrift subsidence, and Cenozoic shortening and foreland-basin evolution. U-Pb geochronological results indicate that presumed Precambrian basement is mainly a product of early Paleozoic magmatism (520-420 Ma) potentially linked to subduction and possible collision. Inherited zircons provide evidence for Mesoproterozoic tectonomagmatic events at 1200-1000 Ma during Grenville-age orogenesis. Detrital zircon U-Pb ages for Paleozoic strata show derivation from Andean basement, syn depositional magmatic sources (420-380 Ma), and distal sources of chiefl y Mesoproterozoic basement (1650-900 Ma) in the Amazonian craton (Guyana shield) to the east or in possible continental terranes along the western margin of South America. Sedimentation during Jurassic-Early Cretaceous rifting is expressed in detrital zircon age spectra as Andean basement sources, recycled Paleozoic contributions, and igneous sources of Carboniferous-Permian (310-250 Ma) and Late Triassic-Early Jurassic (220-180 Ma) origin. Detrital zircon provenance during continued Cretaceous extension and postrift thermal subsidence recorded the elimination of Andean basement sources and increased infl uence of craton-derived drainage systems providing mainly Paleoproterozoic and Mesoproterozoic (2050-950 Ma) grains. By Eocene time, zircons from the Guyana shield (1850-1350 Ma) dominated the detrital signal in the easternmost Eastern Cordillera. In contrast, coeval Eocene deposits in the axial Eastern Cordillera contain Late Cretaceous-Paleocene (90-55 Ma), Jurassic (190-150 Ma), and limited Permian-Triassic (280-220 Ma) zircons recording initial uplift and exhumation of principally Mesozoic magmatic-arc rocks to the west in the Central Cordillera. Oligocene-Miocene sandstones of the proximal Llanos foreland basin document uplift-induced exhumation of the Eastern Cordillera fold-thrust belt and recycling of the Paleogene cover succession rich in both arc-derived detritus (dominantly 180-40 Ma) and shield-derived sediments (mostly 1850-950 Ma). Late Miocene-Pliocene erosion into the underlying Cretaceous section is evidenced by elimination of Mesozoic-Cenozoic zircons and increased proportions of 1650-900 Ma zircons emblematic of Cretaceous strata.

The emerging field of geogenomics: Constraining geological problems with genetic data

“…4) suggesting rapid pulses of high-magnitude uplift over the past 10-20 Myr across parts of the central and northern Andes (Gregory-Wodzicki, 2000; Garzione et al, 2006;Ghosh et al, 2006;Garzione et al, 2008;Mulch et al, 2010;Leier et al, 2013;Garzione et al, 2014;Saylor and Horton, 2014). Additional studies have used indirect means to evaluate the location, timing, and magnitude of surface uplift of the Andes, such as sediment provenance studies (Roddaz et al, 2005;Horton et al, 2010), river incision histories (e.g., Hoke et al, 2007;Schildgen et al, 2007), aridification and structural tilting of the western slope (e.g., Rech et al, 2006;Jordan et al, 2010), and these studies generally agree with the quantitative estimates of surface elevation change. Such a punctuated history would support an alternative mechanism of surface uplift operating at shorter timescales and largely decoupled from shortening, crustal thickening, and basin flexure.…”

Zonas Transversales en El Dominio Axial De La Cordillera Oriental - Bloque Yacente De La Falla De Soapaga (Sátiva Sur - Sátiva Norte, Boyacá)

“…En la Cordillera Oriental, las fallas inversas que involucran basamento, se caracterizan por una segmentación longitudinal de decenas de kilómetros y son interpretadas como fallas normales reactivadas (Montes et al, 2008;Bayona et al, 2008;Horton et al, 2010). La segmentación de estas estructuras conforma el modelo de crecimiento de la falla, combinando acumulación de desplazamiento en buzamiento con expansión de fallas longitudinales (Kammer y Sánchez, 2006).…”

Formación Nogontova, Una Nueva Unidad Litoestratigráfica en La Cordillera Oriental De Colombia

“…La Formación Girón (Langenheim, 1954;Ward et al, 1973), discordante sobre la Formación Jordán, es una unidad de espesores variables que en el área está constituida por areniscas y conglomerados arcósicos con niveles de limolitas rojizas de origen continental. La datación de circones detríticos (Horton et al, 2010) sugiere que la depositación de la Formación Girón es posterior al Jurásico Temprano. La secuencia del cretácico basal se inicia con las cuarzoarenitas de las formaciones Río Negro (Hedberg, 1931) y Los Santos (Formación Tambor sensu Morales et al, 1958); la sucesión superior está constituida por calizas y lodolitas de origen marino.…”

“…La Formación Girón (Jurásico Tardío), constituida por capas de arenisca y conglomerados rojos de origen continental, aflora en los alrededores de Molagavita, pero se adelgaza rápidamente al sur hasta casi desaparecer a 2,5 km al noreste de la localidad C167, en donde se observan algunos remanentes no cartografiables entre la Formación Rio Negro y los basaltos de la Formación Nogontova. La Formación Girón presenta guijos de rocas ígneas derivadas de cuerpos datados del Jurásico Temprano (Ward et al, 1973); por otro lado, zircones detríticos recolectados en esta formación indican edades máximas de depósito con una media de 184,5 ± 4,2 Ma (Horton et al, 2010). Se infiere que el rango potencial de la Formación Nogontova está en el intervalo Triásico Tardío -Jurásico, siendo anterior a la Formación Girón y posterior a las unidades paleozoicas del área.…”

“…y cuarzo arenitas de la Formación Rio Negro del Cretácico basal. La edad de la Formación Girón se sitúa en el Jurásico Medio según datos de circones detríticos que aportan edades máximas de depósito con una media de 184,5 ± 4,2 Ma (Horton et al, 2010). De esta manera el rango cronológico en donde se desarrolla la Formación Nogontova se sitúa entre el Triásico y el Jurásico Medio.…”