El frente orogénico del sector sur de los Andes Centrales: variaciones latitudinales en acortamiento, topografía, levantamiento estructural y denudación

LAURA BEATRIZ GIAMBIAGI; JOSÉ FRANCISCO MESCUA; FLORENCIA BECHIS

Neuquén

Congreso; 18º Congreso Geológico Argentino; 2011

Asociación Geológica Argentina

En los Andes del centro de Argentina y Chile, la relación entre los procesos de subducción y el estilo estructural, el acortamiento horizontal, el levantamiento topográfico y espesor cortical ha sido largamente discutida. Varios factores han sido propuestos para explicar estas variaciones a lo largo del rumbo de la cadena montañosa. Entre ellos se encuentran: (i) dinámica de subducción y geometría de la placa de Nazca, (ii) la resistencia en la zona de deslizamiento entre las placas Nazca y Sudamericana y eficiencia en la transmisión de esfuerzos hacia el antepaís, (iii) la reología y el estado termomecánico de la placa Sudamericana, (iv) las anisotropías corticales heredadas de la placa Sudamericana, (v) variaciones latitudinales climáticas, (vi) dinámica del manto y su control sobre la velocidad de retroceso de la trinchera, y (vii) disminución hacia el sur en la edad de inicio de la deformación. Sin embargo, el grado y la naturaleza de estos efectos sobre la cantidad de acortamiento, el levantamiento topográfico y la denudación continúan siendo debatidos. En este trabajo nos proponemos responder: (i) cómo varían, a lo largo del frente de deformación andino, la cantidad y velocidad de acortamiento, las elevaciones topográficas y estructurales, y la denudación promedio; y (ii) qué factores condicionan estas variaciones. Para responder estas preguntas analizamos el frente andino entre los 33°30´ y 36°S. En este sector, el frente andino se ubica por encima del segmento de subducción normal, y presenta importantes variaciones latitudinales en topografía, estilo y elevación estructural, cantidad y velocidad de acortamiento, tiempos de deformación y espesor cortical. El área estudiada se ubica al sur de la zona de subducción subhorizontal, permitiéndonos descartar el ángulo de subducción como parámetro de control sobre la deformación. Asimismo, tanto la velocidad y ángulo de convergencia, como la velocidad de la placa Sudamericana con respecto al manto y la edad de la corteza subducida no varían ampliamente a lo largo de la zona de estudio. Para analizar los factores que influyen en estos cambios latitudinales, comparamos estos parámetros y la cronología de la deformación a lo largo de once perfiles estructurales balanceados entre los 70° y 69° de longitud oeste y distribuidos en el sector norte (33°30?-34°40´S), sector central o de transición (34°40´-35°20´S) y sector sur (35°20´-36°15´S). Nuestros resultados sugieren un comienzo de la estructuración sincrónico a lo largo del rumbo aproximadamente a los 17-18 Ma, una gradual disminución hacia el sur en el total de acortamiento horizontal de 60 a 10 km, y una disminución de la elevación topográfica promedio desde los 3.500 m hasta los 2.200 m. Estas variaciones de acortamiento indican un gradiente de 20 km por grado de latitud para el frente andino, indicando rotaciones horarias cercanas a los 10°, que se correlacionan con las rotaciones horarias de 32° promedio entre los 33° y 36°S registradas en Chile Central ocurridas con posterioridad a los 10 Ma (Arriagada et al., 2009). Las secciones balanceadas y las relaciones estratigráficas muestran velocidades promedio de deformación de 2-2,8 mm/, 1,5-2,3 mm/a y 0,6-1,7 mm/a para los sectores norte, centro y sur respectivamente. Si bien se observa una clara disminución en la topografía hacia el sur, ésta no es gradual, ya que en la Cordillera Principal los sectores norte y sur no registran importantes variaciones latitudinales y se observa un salto entre el sector norte y el central. Asimismo, observamos importantes variaciones locales que se reflejan principalmente en la elevación estructural y en velocidades de acortamiento que pueden llegar hasta 8 mm/a. El acortamiento de todo el frente orogénico en conjunto (Cordillera Principal, Cordillera Frontal y piedemonte) disminuye gradualmente desde 60 km hasta 10 km. Pero si se analiza la Cordillera Principal individualmente se observa que el sector central no registra variaciones latitudinales en el acortamiento. Otra particularidad que se registra es en los tiempos de deformación. Si bien los tres sectores se estructuraron principalmente entre los 15 y 7 Ma, el sector central registró un importante acortamiento en un lapso más restringido de tiempo, entre los 10,5 y 8 Ma. Al comparar el levantamiento estructural de la Cordillera Principal (altitud de contacto basamento-cobertura) con la topografía y el espesor de la cobertura meso-cenozoica se obtuvo una estimación de la denudación promedio, que es similar para los tres segmentos. Aquí proponemos que las características de la deformación en cada sector analizado estarían relacionadas con su historia geológica pre-andina y su control sobre la reología litosférica. La deformación paleozoica sería la responsable de la generación de importantes estructuras presentes en la corteza superior, como por ejemplo el lineamiento La Manga del sector central. Esta estructura concentró la deformación durante los distintos eventos extensionales mesozoicos y sería la responsable de las particularidades observadas en el sector central, tales como la concentración en tiempo y lugar de la deformación, el levantamiento estructural y las altas velocidades de deformación registradas para las principales estructuras. Por otro lado, los procesos geodinámicos responsables de la apertura y evolución de la cuenca Neuquina, que abarca al sector sur completamente, y al sector norte y central en su porción más occidental, serían la responsable de las variaciones en la resistencia litosférica a la deformación andina. Esta variación estaría dada por un aumento de la resistencia en el sector sur, como respuesta al adelgazamiento cortical y a cambios reológicos en la corteza inferior. Éste sería un factor principal en el control de la distribución, el estilo, la concentración y la velocidad de deformación. El levantamiento de la Cordillera Frontal a partir de un despegue profundo estaría relacionado directamente con la ausencia de la cuenca Neuquina en dicho sector, sugiriendo una relación entre la resistencia litosférica al momento de la deformación ándica y el levantamiento del bloque de basamento que constituye dicha unidad orográfica. Las variaciones latitudinales observadas no pueden ser explicadas únicamente a partir de procesos de interacción de placas, o dinámica de la subducción. Por el contrario, existe una correlación entre las anisotropías corticales y litosféricas presentes en la placa Sudamericana y el estilo y cantidad de acortamiento, edades y velocidades de deformación. Nuestros resultados indican que las variaciones locales es más probable que se deban a procesos de reactivación de estructuras y variaciones en la resistencia litosférica a la deformación.