The relation of the mid-Tertiary coastal magmatic belt in south-central Chile to the late Oligocene increase in plate convergence rate

Abstract

El Cinturon Magmatico del Terciario-medio de la Costa en el centro-sur de Chile, que aflora en el Valle Central y, al sur de los 41°S, en la Cordillera de la Costa y a lo largo de la costa del Oceano Pacifico, se formo cuando el foco de la actividad magmatica se expandio tanto al oeste como al este de su posicion previa y actual en la Cordillera Principal. Esta expansion del arco magmatico ocurrio durante el Oligoceno superior-Mioceno en conjuncion con un episodio regional de expansion cortical, que adelgazo la corteza bajo el Valle Central embrionario en el centro-sur de Chile y genero cuencas sedimentarias en, al oeste y al este de la Cordillera Principal. Las rocas extrusivas de este cinturon estan asociadas con rocas sedimentarias, continentales y marinas, del Oligoceno superior-Mioceno, depositadas en estas cuencas. De un total de cincuenta determinaciones de edades para estas rocas, nuevas y previamente publicadas, cuarenta y siete se ubican entre 29 Ma (Oligoceno superior) y 18,8 Ma (Mioceno inferior). El inicio de la extension, de la formacion de las cuencas y la migracion hacia el oeste de la actividad magmatica coincide con el comienzo, en el Oligoceno superior, del actual periodo caracterizado por una alta razon de convergencia (>10 cm/ano) y de convergencia menos oblicua, lo cual, en conjunto, genero un aumento de tres veces en la velocidad de convergencia de las placas de Nazca y Sudamericana. La extension continuo por aproximadamente 10 millones de anos despues que la razon de convergencia, entre las placas de Nazca y Sudamericana, se triplico y la migracion hacia el oeste del frente volcanico, durante ese lapso, sugiere un aumento transitorio del angulo de subduccion. El Cinturon Magmatico del Terciario-medio de la Costa incluye rocas igneas con composiciones quimicas similares a las rocas del arco volcanico moderno y, tambien, rocas con afinidades oceanicas, caracterizadas por bajas razones Ba/La ( +5). Estas ultimas se formaron por fusion parcial de manto astenosferico no contaminado con componentes provenientes desde la deshidratacion de litosfera oceanica subductada. Esto sugiere que la formacion del Cinturon Magmatico del Terciario-medio de la Costa puede haber involucrado alzamiento de manto astenosferico, posiblemente a traves de una ventana en la placa subductada, debido a un periodo transitorio de circulacion vigorosa en la astenosfera, causado por el incremento en tres veces de la razon de convergencia entre las placas de Nazca y Sudamericana, ocurrido durante el Oligoceno superior. El cambio en la geometria de subduccion y el periodo transitorio de circulacion astenosferica vigorosa, generados por el incremento en las razones de convergencia, se pueden haber combinado para producir una extension moderada en el margen continental del sector sur de Sudamerica, al inducir un episodio de 'rollback' de la Placa de Nazca subductada.