Tectonic controls on the evolution of the Andean Cenozoic foreland basin: Evidence from fluvial system variations in the Payogastilla Group, in the Calchaquí, Tonco and Amblayo Valleys, NW Argentina

Galli, Claudia Inés; Coira, Beatríz; Alonso, Ricardo; Reynolds, James H.; Matteini, Mássimo; Hauser, Natalia

doi:10.1016/j.jsames.2014.03.003

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“…Averaged over million‐year timescales, undecompac‐ted sediment‐accumulation rates decreased 50% from 68 ± 12 m Myr −1 between 3.7 and 3.0 Ma to 35 ± 8 m Myr −1 from 3.0 to 2.1 Ma, and then, remained at 33 ± 7 m Myr −1 until 0.8 Ma. These sediment‐accumulation rates are an order of magnitude lower than sediment‐accumulation rates in other intermontane basins in the Eastern Cordillera of Argentina (Bywater‐Reyes et al ., ; Schoenbohm et al ., ) and Andean foreland basins (Reynolds et al ., , ; Echavarria et al ., ; Horton, ; Uba et al ., ; DeCelles et al ., ; Galli et al ., ), but are comparable to the rates from intermontane basins in the Bolivian Eastern Cordillera (Horton, ). Similar to other intermontane basins in the Eastern Cordillera of Argentina (Bywater‐Reyes et al ., ; Schoenbohm et al ., ), no clear correlation exists between the accumulation rates and average grain size within the basin.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 51%

“…That this later phase of deformation produced relatively minor uplift of the Sierra Alta may also explain why the rates of sediment accumulation in the Casa Grande basin are nearly an order of magnitude lower than in the Humahuaca basin and other intermontane basins in the Eastern Cordillera (e.g. Bossi et al ., ; Bywater‐Reyes et al ., ; Galli et al ., ; Schoenbohm et al ., ).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

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Controls on intermontane basin filling, isolation and incision on the margin of the Puna Plateau, NW Argentina (~23°S)

et al. 2015

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Intermontane basins are illuminating stratigraphic archives of uplift, denudation and environmental conditions within the heart of actively growing mountain ranges. Commonly, however, it is difficult to determine from the sedimentary record of an individual basin whether basin formation, aggradation and dissection were controlled primarily by climatic, tectonic or lithological changes and whether these drivers were local or regional in nature. By comparing the onset of deposition, sediment-accumulation rates, incision, deformation, changes in fluvial connectivity and sediment provenance in two interrelated intermontane basins, we can identify diverse controls on basin evolution. Here, we focus on the Casa Grande basin and the adjacent Humahuaca basin along the eastern margin of the Puna Plateau in northwest Argentina. Underpinning this analysis is the robust temporal framework provided by U-Pb geochronology of multiple volcanic ashes and our new magnetostratigraphical record in the Humahuaca basin. Between 3.8 and 0.8 Ma,~120 m of fluvial and lacustrine sediments accumulated in the Casa Grande basin as the rate of uplift of the Sierra Alta, the bounding range to its east, outpaced fluvial incision by the R ıo Yacoraite, which presently flows eastward across the range into the Humahuaca basin. Detrital zircon provenance analysis indicates a progressive loss of fluvial connectivity from the Casa Grande basin to the downstream Humahuaca basin between 3 and 2.1 Ma, resulting in the isolation of the Casa Grande basin from 2.1 Ma to <1.7 Ma. This episode of basin isolation is attributed to aridification due to the uplift of the ranges to the east. Enhanced aridity decreased sediment supply to the Casa Grande basin to the point that aggradation could no longer keep pace with the rate of the surface uplift at the outlet of the basin. Synchronous events in the Casa Grande and Humahuaca basins suggest that both the initial onset of deposition above unconformities at~3.8 Ma and the re-establishment of fluvial connectivity at~0.8 Ma were controlled by climatic and/or tectonic changes affecting both basins. Reintegration of the fluvial network allowed subsequent incision in the Humahuaca basin to propagate upstream into the Casa Grande basin.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 51%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Controls on intermontane basin filling, isolation and incision on the margin of the Puna Plateau, NW Argentina (~23°S)

et al. 2015

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“…For example, uplift of the Luracatao Range in the Angastaco area at ca. 25.5°S lat, prevented eastward sediment transport by 20 Ma (Coutand et al., ; Deeken et al., ; Galli et al., ). Similarly, the Cachi Range, immediately to the northeast, experienced rapid exhumation and uplift by at least 15 Ma (Deeken et al., ; Pearson et al., , ).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Miocene to Quaternary basin evolution at the southeastern Andean Plateau (Puna) margin (ca. 24°S lat, Northwestern Argentina)

et al. 2019

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The Andean Plateau of NW Argentina is a prominent example of a high-elevation orogenic plateau characterized by internal drainage, arid to hyper-arid climatic conditions and a compressional basin-and-range morphology comprising thick sedimentary basins. However, the development of the plateau as a geomorphic entity is not well understood. Enhanced orographic rainout along the eastern, windward plateau flank causes reduced fluvial run-off and thus subdued surface-process rates in the arid hinterland. Despite this, many Puna basins document a complex history of fluvial processes that have transformed the landscape from aggrading basins with coalescing alluvial fans to the formation of multiple fluvial terraces that are now abandoned. Here, we present data from the San Antonio de los Cobres (SAC) area, a sub-catchment of the Salinas Grandes Basin located on the eastern Puna Plateau bordering the externally drained Eastern Cordillera. Our data include: (a) new radiometric U-Pb zircon data from intercalated volcanic ash layers and detrital zircons from sedimentary key horizons; (b) sedimentary and geochemical provenance indicators; (c) river profile analysis; and (d) palaeo-landscape reconstruction to assess aggradation, incision and basin connectivity. Our results suggest that the eastern Puna margin evolved from a structurally controlled intermontane basin during the Middle Miocene, similar to intermontane basins in the Mio-Pliocene EasternCordillera and the broken Andean foreland. Our refined basin stratigraphy implies that sedimentation continued during the Late Mio-Pliocene and the Quaternary, after which the SAC area was subjected to basin incision and excavation of the sedimentary fill. Because this incision is unrelated to baselevel changes and tectonic processes, and is similar in timing to the onset of basin fill and excavation cycles of intermontane basins in the adjacent Eastern Cordillera, we suspect a regional climatic driver, triggered by the Mid-Pleistocene Climate Transition, caused the present-day morphology. Our observations suggest that lateral orogenic growth, aridification of orogenic interiors, and protracted plateau sedimentation are all part of a complex process chain necessary to establish and maintain geomorphic characteristics of orogenic plateaus in tectonically active mountain belts. 822 | EAGE PINGEL Et aL.

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“…Las fallas directas pertenecientes a los limites depocentrales del rift presentan grandes espesores de sinrift en sus adyacencias, y los sectores donde los depósitos de sinrift son escasos o nulos y los depósitos de postrift yacen directamente sobre el basamento epimetamórfico marcan los altos estructurales presentes para los tiempos cretácicos (Mon y Salfity, 1995). El estudio de los depósitos de antepaís y sus discordancias internas (del Papa et al, 2013b;Hongn et al, 2008) permitió realizar interpretación acerca de la evolución tectónica del área durante la inversión cenozoica (Carrapa et al, 2012;del Papa et al, 2013;Galli et al, 2014; entre otros).…”

Section: Estructura De áRea De Estudiounclassified

“…Carrapa et al (2011), a partir muestras del Subgrupo Santa Bárbara tomadas en el Norte del cerro Tin Tin, indican que su exhumación (o la exhumación de esta unidad para el sector medio-Norte del Valle Calchaquí) ocurrió entre los 6-12 Ma (Mioceno Medio a Superior). Por último, Galli et al (2014) describen la presencia de clastos de la Formación Yacoraite y del Subgrupo Pirgua en los conglomerados de la Formación San Felipe (unidad superior del Grupo Payogastilla, de edad Plio-Pleistoceno), y sugieren una importante actividad tectónica durante su depositación. Esto también indicaría la edad aproximada de exhumación de estas unidades del Grupo Salta en el sector medio del Valle Calchaquí.…”

Section: Evolución Estructural Del Anticlinal Tin Tin: Acortamiento Eunclassified

Caracterización estructural de anticlinales en el extremo sur de la Cordillera Oriental, provincia de Salta, Argentina

Hernández¹

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El estudio de las características mesoestructurales presentes en anticlinales y sinclinales que conforman grandes sistemas fallados y plegados, permite entender los procesos de deformación que tuvieron lugar durante la evolución de la estructura en particular, y a una escala mayor, clarificar la historia cinemática del sistema fallado y plegado, siendo esta información sumamente importante ya que éstas estructuras sirven como análogos de reservorios de hidrocarburos en subsuelo. En este trabajo se presenta un estudio estructural de detalle sobre el anticlinal Tin Tin, un pliegue con núcleo de basamento ubicado en los Valles Calchaquíes del Noroeste argentino, en el extremo Sur de la provincia geológica Cordillera Oriental. Esta zona se caracteriza geológicamente por la presencia de pliegues y extensos bloques de basamento. Estos son el resultado de la inversión tectónica regional y exponen en sus flancos la estratigrafía parcial o completa de la cuenca de rift cretácica-paleógena del Grupo Salta y la cuenca de antepaís del Grupo Payogastilla. El estudio estructural del anticlinal Tin Tin se realizó sobre el Grupo Salta, con un enfoque particular en la deformación de la Formación Yacoraite (Subgrupo Balbuena), ya que esta unidad es principalmente conocida por conformar importantes yacimientos de hidrocarburos en áreas adyacentes. También se estudió la deformación de esta unidad en otra estructura vecina y con características particularmente diferentes (anticlinal Cerro Bayo), con fines comparativos. La metodología de trabajo (medición de orientación de estratos y estructuras geológicas, mapeo de unidades) permitió caracterizar las estructuras principales que deforman el núcleo de basamento y los flancos y charnela del anticlinal Tin Tin (cobertura sedimentaria). Estas estructuras son pliegues, fallas inversas y fracturas de mesoescala (diaclasas, venas y fracturas de cizalla). Las observaciones y mediciones realizadas sobre las estructuras del basamento permitieron definir pliegues con rumbo E-W, fallas inversas con transporte occidental, paralelas al eje de pliegue, y una fracturación de mesoescala ampliamente distribuida (diaclasas y venas). A partir del análisis de estas estructuras se concluyó que los planos axiales de los pliegues E-W se reactivan y posibilitan el movimiento de bloques menores dentro del basamento, que en ocasiones se propagan como fallas en la cobertura sedimentaria. La fracturación, como debilidad estructural homogéneamente distribuida, permitió la generación de fallas inversas que levantaron los bloques de basamento de la zona, incluyendo el bloque de basamento (núcleo) del anticlinal Tin Tin, mediante la Falla inversa Tin Tin. Dentro de la cobertura sedimentaria, los pliegues, fallas y fracturas de mesoescala presentan orientaciones específicas con respecto al rumbo NNE-SSW del eje de pliegue del anticlinal Tin Tin, ya que formaron parte del crecimiento del anticlinal. Del análisis de pliegues y fallas, se concluyo que estas estructuras se formaron relativamente antes del levantamiento principal del anticlinal Tin Tin, en respuesta al acortamiento andino. Del análisis de los sistemas de fracturación se concluyó que los diferentes sets de diaclasas afectan a todas las posiciones estructurales del anticlinal y están relacionadas a su evolución. Las diaclasas se formaron secuencialmente (siguiendo un orden cronológico de formación) y se agrupan en cuatro direcciones principales: Diaclasas subperpendiculares al eje de pliegue del anticlinal (se formaron relativamente primero siguiendo los esfuerzos compresivos andinos); dos grupos de diaclasas oblicuos al eje de pliegue (se formaron posteriormente debido a perturbaciones durante el plegamiento de los flancos y charnela); y diaclasas subparalelas al eje de pliegue (últimas en formarse debido a la curvatura externa de las capas plegadas). Los sistemas de fracturas se formaron en un estadio inicial a intermedio en el crecimiento del anticlinal Tin Tin. En base al análisis e interpretación de las estructuras en conjunto se propuso un modelo evolutivo para la deformación y crecimiento del anticlinal Tin Tin, dividido en tres estadios: 1) Los esfuerzos compresivos de dirección aproximada E-W actúan sobre capas subhorizontales en el inicio de la contracción andina. Se forman diaclasas paralelas a los esfuerzos (subperpendiculares al futuro eje de pliegue) y fracturas de cizalla de bajo ángulo de inclinación. 2) Se produce el inicio del levantamiento del basamento y se forman diaclasas oblicuas al eje de plegamiento. Posteriormente se forman los pliegues y fallas que acortan la cobertura sedimentaria y las diaclasas paralelas al eje de pliegue del anticlinal Tin Tin. Hacia el final del estadio se producen las fallas en el basamento y el levantamiento general del Cerro Tin Tin. 3) Se reactivan fracturas con movimiento de rumbo para acomodar mayor deformación. La evolución estructural del anticlinal ocurre entre el inicio de la deformación andina (Eoceno Medio) y el Plio-Pleistoceno. Esta evolución estructural implica una combinación de mecanismos de plegamiento, dominados por buckling en un principio y seguido por bending hasta alcanzar su forma actual. El estudio del anticlinal Tin Tin permite inferir que la deformación general de la zona de estudio comenzó con una estructuración de piel fina (involucrando sólo cobertura sedimentaria) antes del levantamiento principal de los bloques de basamento (deformación de piel gruesa) y que la inversión tectónica en el extremo Sur de la Cordillera Oriental constó de la generación de estructuras nuevas y de la reactivación inversa de antiguas fallas normales pertenecientes al rift cretácico (mayormente en la zona de cuenca), como indican otros autores. La fracturación estudiada en la Formación Yacoraite se comparó con los sistemas de fracturas en anticlinales dentro de la zona de estudio (anticlinal Cerro Bayo) y en áreas adyacentes dentro de la cuenca del Grupo Salta, algunos conformando yacimientos de hidrocarburos en subsuelo. Las comparaciones indican que existen características similares en la mayoría de los casos. También arroja conclusiones sobre la importancia de trabajo estructural de campo en la interpretación de procesos y génesis de fracturas.

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Tectonic controls on the evolution of the Andean Cenozoic foreland basin: Evidence from fluvial system variations in the Payogastilla Group, in the Calchaquí, Tonco and Amblayo Valleys, NW Argentina

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Controls on intermontane basin filling, isolation and incision on the margin of the Puna Plateau, NW Argentina (~23°S)

Miocene to Quaternary basin evolution at the southeastern Andean Plateau (Puna) margin (ca. 24°S lat, Northwestern Argentina)

Caracterización estructural de anticlinales en el extremo sur de la Cordillera Oriental, provincia de Salta, Argentina

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