Tectónica, sedimentación y volcanismo del antepaís roto durante la inversión andina en la zona central de Chubut

Abstract

El presente trabajo analiza los depósitos neógeno-cuaternarios de la Cuenca de Paso del Sapo, ubicados en el antepaís andino norpatagónico, en la región extra andina de la Provincia del Chubut, a través de un estudio desde múltiples aproximaciones. La Cuenca de Paso del Sapo posee una orientación elongada, dominantemente N-S a NO-SE, y se desarrolla en un área aproximada de 750 km2. Las estructuras que delimitan y afectan parcialmente al relleno de la cuenca son fallas inversas mayormente producto de inversión o reactivación de elementos estructurales previos (lineamientos paleozoicos, fallas normales mesozoicas y fallas normales paleógenas). Su borde Este está delimitado por la Falla del Río Chubut Medio, de carácter contraccional, con una longitud de más de 60 km y una orientación N-S a NO-SE e inclinación hacia el E-NE. El límite Oeste está determinado por la Falla San Martín, de ∽40 km de longitud y una orientación también N-S a NO-SE e inclinación al O-SO. Ambas estructuras, de vergencia opuesta, delimitan una zona triangular deprimida donde se alojan los depósitos de la cuenca en estudio, los cuales se encuentran afectados por fallas inversas fuertemente oblicuas a las de borde. El relleno de la cuenca fue dividido en cuatro Unidades de Acumulación (U-I, UII, U-III y U-IV) limitadas por superficies de discontinuidad a escala regional de distinta jerarquía. Los análisis geocronológicos desarrollados, basados en un estudio magnetoestratigráfico de detalle calibrado temporalmente con una datación radimétrica U/Pb, permitieron definir un marco temporal de alta resolución para estas unidades: la U-I, correspondiente con los depósitos asignados a la Formación La Pava fue depositada entre los 17-16,4 Ma (Mioceno inferior), la U-II fue acumulada entre los 16,4-13,15 Ma (Mioceno inferior a medio) y puede correlacionarse con la sección inferior de la Formación Collón Cura; la U-III, correspondiente a los términos superiores de la Formación Collón Cura, se acumuló entre los 13,15-11,5 Ma (Mioceno medio a superior) y la U-IV, depositada en el Plio-Pleistoceno se corresponde con las sucesiones informales definidas como Depósitos de Planicies Superiores. La U-I, está separada del basamento por una superficie regional y erosiva de 1° orden (S1). Fue acumulada en sistemas aluviales volcaniclásticos con desarrollo de paleosuelos, de reducida extensión y asociados a altos internos de basamento. La U-II posee una amplia distribución espacial, se desarrolla sobre una superficie regional no erosiva (S2) y fue acumulada en ambientes deltaico-lacustres volcaniclásticos. La U-III, de gran distribución espacial, corresponde a la acumulación de sedimentos mayormente volcaniclásticos en sistemas aluviales, separados de la unidad anterior por una superficie de 2° orden (S2). La U-IV se desarrolla sobre una superficie regional y erosiva de 1° orden que incide sobre unidades previas erosionando incluso el basamento de la cuenca y está representada por depósitos fluviales epiclásticos aterrazados. Dentro de las U-I, U-II y UIII fueron reconocidas distintas superficies internas, definiendo un 3° orden de superficies (S3). El análisis de la distribución espacio-temporal y de la naturaleza de los sistemas sedimentarios, en conjunto con la identificación y cuantificación de indicadores tectónicos, climáticos y de aporte volcánico reconocidos en el relleno permitió realizar un modelo evolutivo para la Cuenca de Paso del Sapo, representado por cuatro etapas principales. Los indicadores tectónicos fueron analizados mediante el estudio de la relación existente entre los procesos de deformación y sedimentación, identificándose unidades sin y post cinemáticas; los parámetros paleoclimáticos fueron obtenidos mediante análisis micro y macromorfológico de paleosuelos y geoquímica de elementos mayoritarios realizados en horizontes de suelo específicos; mientras que para analizar el aporte volcánico se desarrollaron análisis composicionales, volumétricos y de tasas de sedimentación. La primera etapa está representada por los depósitos aluviales de la U-I, fue acumulada contemporáneamente con la actividad tectónica de todas las estructuras presentes, bajo un clima templado, húmedo, subtropical y estacional que registra los valores más altos de precipitación y temperatura medias anuales (∽1250 ± 108 mm/año y 12 ± 2,1 °C); posee un aporte dominantemente volcaniclástico (76,5 % del volumen total), tasas de sedimentación de 6,6 cm/ka y un volumen de acumulación de sedimentos de ∽2 km3. Los sistemas deltaico-lacustres de la U-II representan la segunda etapa evolutiva, desarrollada bajo un clima similar al mencionado para la etapa anterior, con una leve disminución en las precipitaciones y temperaturas medias anuales (∽1050 ± 108 mm/año y 11 ± 2,1 °C), es considerada sintectónica debido a la contemporaneidad con la actividad tectónica de la Falla del Río Chubut Medio, y posee un aporte casi exclusivamente volcaniclástico (94,66 % del volumen total), con un volumen de 16,9 km3 depositado a tasas de 5,2 cm/ka. La tercera etapa se desarrolló en un clima más árido y frío (∽700 ±108 mm/año y 10 ± 2,1 °C), posee un volumen de 27 km3 de sedimentos aluviales mayormente volcaniclásticos (78,62 % del volumen total), depositados a razón de 11,3 cm/ka de manera sincrónica con la actividad de la Falla del Río Chubut Medio. La última etapa se inicia con una importante caída en el nivel de base registrada por una superficie erosiva y regional sobre la cual se depositaron los sedimentos aterrazados epiclásticos de la U-IV (∽1,3 km3), en un contexto post tectónico y con aporte exclusivamente epiclástico. Las distintas señales ambientales registradas por las diferentes superficies reconocidas (S1, S2 y S3), determinan importantes variaciones en los factores externos que condicionaron la evolución de la Cuenca de Paso del Sapo. Las superficies S1 delimitan un estadio endorreico con acomodación positiva, desarrollado durante el Mioceno (17-11 Ma), de un estadio exorreico con degradación del relleno y acomodación negativa para el Plio-Pleistoceno. Estas superficies fueron asignadas a procesos tectónicos que modificaron los sistemas de drenaje, con lapsos temporales del orden de 106 a 107 años. A una escala intermedia (106 años), las superficies S2, que registran la instalación y el cese de los sistemas lacustres fueron asignadas a procesos tectónicos y climáticos respectivamente. Para rangos temporales del orden de 105 a 106 años, los arreglos de alta frecuencia (0,5 – 1 Ma) registrados por las superficies S3 fueron interpretados como modificaciones en las condiciones tectónicas y de aporte volcánico. Los resultados obtenidos en este trabajo se corresponden con la presencia de un sistema de antepaís fragmentado en el antepaís norpatagónico, con una deformación continua y contemporánea en los sectores andino y extra andino al menos entre los 17- 11 Ma. Las evidencias paleoclimáticas sugieren la presencia de un proceso de aridización consecuente con el alzamiento de la región norpatagónica andina y la sombra de lluvias asociadas; y registran condiciones climáticas previas a la aridización que pueden ser correlacionados con eventos climáticos a escala global (Optimo Climático del Mioceno Medio). Los procesos tectónicos y climáticos ocurrieron simultáneamente con una actividad magmática mayormente representada por generación de grandes volúmenes de material volcaniclástico en zonas cordilleranas, que fueron retrabajados y retransportados, y constituyen más del ∽80-90 % del relleno de la cuenca de Paso del Sapo. El incremento progresivo en el aporte de material desde los 17-11 Ma, podría indicar una migración hacia el antepaís del arco magmático Mioceno.