Structural and morphotectonic evolution of the Sierras Pampeanas (Argentina) constrained by a multithermochronometer approach

Die Sierras Pampeanas in Zentral- und Nordwestargentinien stellen ein ausgeprägtes morphotektonisches Merkmal im Bereich der flach subduzierenden Nazca Platte unter die Südamerikanische Platte zwischen ~27° S und ~33° S dar. Diese flache Subduktion wurde bisher als Ursache für die Heraushebung und Deformation von Höhenzügen innerhalb der Sierras Pampeanas während des Neogens angenommen. Auf Basis von Apatit Spaltspurendatierungen, Zirkon und Apatit (U-Th)/He Thermochronometern sowie K-Ar Datierungen von Störungsletten werden in der vorliegenden Arbeit neue thermochronologische Daten vorgestellt, deren Interpretation eine veränderte Modellvorstellung bezüglich der thermischen, strukturellen und morphotektonischen Entwicklung der argentinischen Sierras Pampeanas aufzeigt. So ist die Abkühlung unter ~175 °C in den Östlichen und Westlichen Sierras Pampeanas auf eine Permo-Triassische flache Subduktion innerhalb dieser Bereiche zurückzuführen, während die Entwicklung des nördlichen Teils des Arbeitsgebietes davon nicht beeinflusst wurde. Im allgemeinen fand während des Mesozoikums weiterhin Abkühlung und Exhumation statt. Nur lokal begrenzte Gebiete, wie z.B. die Sierra de El Gigante, erfuhren eine Wiedererwärmung durch Sedimentablagerung in Riftbecken, die durch Extension im Bereich von reaktivierten spätpaläozoischen Hauptstrukturen gebildet wurden. Die finale Abkühlung und Exhumation zu oberflächennahen Temperaturen erfolgte in den Östlichen und Westlichen Sierras Pampeanas zwischen der späten Kreide und dem Paläogen, wodurch die Theorie, dass diese Bereiche schon seit mindestens der späten Kreide durch ein positives Relief charakterisiert waren, das während des Neogens nur noch unwesentlich weiter ausgebildet wurde, unterstützt wird. Dieses widerspricht der bisher postulierten Modellvorstellung, dass die Heraushebung der pampeanischen Höhenzüge im wesentlichen durch die andine, flache Subduktion begründet sei. Der Bereich der nördlichen Sierras Pampeanas ist dem gegenüber durch eine känozoische Abkühlungsgeschichte charakterisiert, die durch die Heraushebung des Puna Plateaus beeinflusst gewesen ist. In diesem Gebiet geht der finalen Abkühlung und Exhumation im späten Miozän eine Wiedererwärmung, bedingt durch Sedimentablagerung, während des Paläogens und des frühen Neogens voraus

Late Paleozoic deformation and exhumation in the Sierras Pampeanas (Argentina): 40Ar/39Ar-feldspar dating constraints

Systematic 40Ar/39Ar feldspar data obtained from the Sierras Pampeanas are presented, filling the gap between available high- (>~300 °C) and low-temperature (<~150 °C) thermochronological data. Results show Silurian–Devonian exhumation related to the late stages of the Famatinian/Ocloyic Orogeny for the Sierra de Pocho and the Sierra de Pie de Palo regions, whereas the Sierras de San Luis and the Sierra de Comechingones regions record exhumation during the Carboniferous. Comparison between new and available data points to a Carboniferous tectonic event in the Sierras Pampeanas, which represents a key period to constrain the early evolution of the proto-Andean margin of Gondwana. This event was probably transtensional and played a major role during the evolution of the Paganzo Basin as well as during the emplacement of alkaline magmatism in the retroarc.Fil: Löbens, Stefan. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Oriolo, Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Benowitz, Jeff. University Of Alaska; Estados UnidosFil: Wemmer, Klaus. Universität Göttingen; AlemaniaFil: Layer, Paul. University Of Alaska; Estados UnidosFil: Siegesmund, Siegfried. Universität Göttingen; Alemani

Exhumation and uplift of the Sierras Pampeanas: preliminary implications from K–Ar fault gouge dating and low-T thermochronology in the Sierra de Comechingones (Argentina)

The Sierras Pampeanas in central and north-western Argentina constitute a distinct morphotectonic feature between 27°S and 33°S. The last stage of uplift and deformation in this area are interpreted to be closely related to the Andean flat-slab subduction of the Nazca plate beneath the South American plate. K–Ar fault gouge dating and low-temperature thermochronology along two transects within the Sierra de Comechingones reveal a minimum age for the onset of brittle deformation about 340 Ma, very low exhumation rates since Late Paleozoic time, as well as a total exhumation of about 2.3 km since the Late Cretaceous. New Ar–Ar ages (7.54–1.91 Ma) of volcanic rocks from the San Luis volcanic belt support the eastward propagation of the flat-slab magmatic front, confirming the onset of flat-slab related deformation in this region at 11.2 Ma. Although low-temperature thermochronology does not clearly constrain the signal of the Andean uplift, it is understood that the current structural relief related to the Comechingones range has been achieved after the exhumation of both fault walls (circa 80–70 Ma)

Exhumation history and landscape evolution of the Sierra de San Luis (Sierras Pampeanas, Argentina) - new insights from low - temperature thermochronological data

This paper presents low-temperature thermochronological data and K‑Ar fault gouge ages from the Sierra de San Luis in the Eastern Sierras Pampeanas in order to constrain its low-temperature thermal evolution and exhumation history. Thermal modelling based on (U-Th)/He dating of apatite and zircon and apatite fission track dating point to the Middle Permian and the Triassic/Early Jurassic as main cooling/exhumation phases, equivalent to ca. 40-50% of the total exhumation recorded by the applied methods. Cooling rates are generally low to moderate, varying between 2-10 °C/Ma during the Permian and Triassic periods and 0.5-1.5 °C/Ma in post-Triassic times. Slow cooling and, thus, persistent residence of samples in partial retention/partial annealing temperature conditions strongly influenced obtained ages. Thermochronological data indicate no significant exhumation after Cretaceous times, suggesting that sampled rocks were already at or near surface by the Cretaceous or even before. As consequence, Cenozoic cooling rates are low, generally between 0.2-0.5 °C/Ma which is, depending on geothermal gradient used for calculation, equivalent to a total Cenozoic exhumation of 0.6-1.8 km. K-Ar fault gouge data reveal long-term brittle fault activity. Fault gouge ages constrain the end of ductile and onset of brittle deformation in the Sierra de San Luis to the Late Carboniferous/Early Permian. Youngest K-Ar illite ages of 222-172 Ma are interpreted to represent the last illite formation event, although fault activity is recorded up to the Holocene