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Se realiza el estudio de procedencias de los depósitos cenozoicos expuestos en la zona sur del valle Calchaquí, provincia de Salta que comprenden a sedimentitas fluviales del Grupo Payogastilla (Eoceno medio-Mioceno superior). La sucesión analizada se encuentra muy bien expuesta en ambas márgenes del río Calchaquí y consta de 5.400 metros de depósitos clásticos, integrada, de base a techo, por las formaciones Los Colorados, Angastaco, Palo Pintado y San Felipe. Se describen características mineralógicas, petrográficas, geoquímicas y de difracción de rayos X de las facies constituyentes de las formaciones Los Colorados, Angastaco y Palo Pintado, incorporándose el análisis de proveniencia asociado al estudio de paleocorrientes. El componente mayoritario, en las facies de areniscas, está caracterizado por granos de cuarzo, mientras que otros detritos son de: feldespatos potásicos, plagioclasas alteradas, pertitas y abundante micas. Los depósitos conglomerádicos matriz- soporte, siendo sus clastos mayoritarios de pegmatitas, granitos, cuarzos, esquistos, gneis y migmatitas. La geoquímica de elementos mayores y tierras raras de clastos de la Formación Angastaco muestran composiciones similares a la de rocas de la Faja Eruptiva de la Puna Oriental y cuerpos intrusivos ordovícicos-silúricos de Sierras Pampeanas. Los análisis de difracción de rayos X de muestras de arcillitas de la Formación Palo Pintado presentan illita y montmorillonita, que son interpretadas como de origen detrítico, mientras que la saponita ha sido generada por bisialitización (hidrólisis) en un clima templado-húmedo. Las características composicionales y los datos de paleocorrientes medidos sugieren que durante el Eoceno medio al Mioceno superior el aporte principal de los materiales fue de zonas positivas de diferente composición de los afloramientos de cumbres de Luracatao y sierra de Vázquez, como así también de los cerros Runo, Durazno, sierra de Quilmes y Cumbres Calchaquíes y en menor medida del cerro Colorado. Estas áreas de aporte se encuentran ubicadas tanto al oeste como al suroeste de la zona de estudio.