Abanico East Formation: petrology and geochemistry of volcanic rocks behind the Cenozoic arc front in the Andean Cordillera, central Chile (33°50'S)

Abstract

The stratigraphy, chemistry and age of rocks assigned to the eastern portion of the Abanico Formation exposed along the El Volcán river valley, Principal Cordillera east of Santiago (30º50'S/70º12'-70º5'W), are reported and discussed. This ca. 3,300 m thick succession is mainly composed of basalts, basaltic andesites and volcaniclastic rocks. 40Ar/39Ar radiometric dates on plagioclase from the lava flows yield Oligocene-lower Miocene ages with a maximum age of 34.3 ±0.4 Ma for the lower part and a plateau age of 21.4±1.0 Ma for the upper part of the succession. The lava flows show calc-alkaline affinities and have chemical characteristics that are typical of arc volcanic rocks erupted in an active continental margin. A temporal chemical evolution in the sequence is indicated by upward increases in concentrations of LILE and LREE elements and LaN/YbN ratios. This pattern can be attributed to increasing contributions of fluids derived from the subducted lithosphere with time. A chemical comparison of these rocks with Oligocene-lower Miocene volcanic rocks from the Cerro Abanico and Chacabuco areas on the western border of the Principal Cordillera, east of Santiago, and at the northern end of the Central Depression reveals west to east compositional variations. From west to east these variations include: (1) increasing LILE and LREE concentrations, LaN/YbN ratios and Sr and Nd initial isotopic ratios, and (2) decreasing LILE/HFSE and LREE/HFSE ratios. These pattern can be attributed to a west to east decrease in the contribution of slab derived fluids and increase in the influence of crustal contamination processes

Translated abstract

La formación Abanico Este: petrología y geoquímica de las rocas volcánicas detrás del arco Cenozoico en la Cordillera Andina, Chile central (33º50'S). Se presentan los resultados del estudio de la estratigrafía, química y edades de rocas asignadas a la franja oriental de la Formación Abanico expuestas en la ladera sur del Río Volcán, Cordillera Principal al este de Santiago (30º50'S, 70º12'/70º5'W). La serie expuesta, de ca. 3.300 m de espesor, está compuesta predominantemente por basaltos, andesitas basálticas y rocas volcanoclásticas. Dataciones radiométricas 40Ar/39Ar en plagioclasa de flujos de lava entregaron edades entre el Oligoceno-Mioceno inferior con una edad máxima de 34,3±0,4 Ma para la porción inferior y una edad plateau de 21,4±1,0 Ma en la porción media de la serie. Las lavas poseen una afinidad calcoalcalina y características típicas de rocas volcánicas de arco desarrollado en un margen continental activo. Estas definen un patrón químico de evolución temporal representado por un aumento de concentraciones de elementos LILE, LREE y razones LaN/YbN, el que ha sido atribuido a un aumento de la influencia del componente de subducción con el tiempo. La comparación geoquímica de estas rocas con las rocas volcánicas Oligoceno-Mioceno inferior de las áreas de Cerro Abanico y Chacabuco, ubicadas en el borde occidental de la Cordillera Principal al este de Santiago y límite norte de la Depresión Central, respectivamente, muestra la existencia de variaciones composicionales transversales del volcanismo Oligoceno-Mioceno inferior. Estas variaciones, de oeste a este, corresponden a: (1) incremento en las concentraciones de elementos LILE, LREE y HFSE, razones LaN/YbN y razones iniciales de Sr y Nd, y (2) disminución de razones LILE/HFSE y LREE/HFSE. Estos patrones pueden ser atribuidos a una disminución de la influencia del componente de subducción y aumento de la intensidad de procesos de contaminación cortical de oeste a este