《Journal of South American Earth Sciences》:Structural Andean evolution of the western border of the central Fiambalá basin, Catamarca province, Argentina
编辑推荐:
Fiambalá盆地新近纪地质构造研究表明,安第斯压缩导致北-南走向推覆构造形成,通过野外调查与卫星影像整合生成平衡剖面,计算总缩短量6.13公里(18%)。
埃内斯托·O·克里斯塔利尼(Ernesto O. Cristallini)|达斯琴佐·阿戈斯蒂娜(D’Ascenzo Agostina)|雷娜塔·N·托梅佐利(Renata N. Tomezzoli)|M.E.古利亚奥塔(M.E. Gugliotta)|布劳恩·尼古拉斯(Braun Nicolás)
安第斯研究学院“唐·巴勃罗·格罗贝尔”(Instituto de Estudios Andinos “Don Pablo Groeber”)。地质建模实验室(Laboratorio de Modelado Geológico,LAMOGE)。阿根廷布宜诺斯艾利斯
摘要
本文对阿根廷卡塔马卡省菲安巴拉(Fiambalá)盆地中出露的主要新生代地质结构进行了解释。安第斯造山作用使新近纪沉积序列发生变形,形成了多条走向约为南北方向、向东倾斜的逆冲断层。基于野外采集的数据,并结合以往的地质研究和卫星图像,我们绘制了一个平衡结构剖面,以描述该地区的变形情况,并通过古地理重建计算出该区域的总缩短量为6.13公里,相当于18%。
摘要
我们本文分析了阿根廷卡塔马卡省菲安巴拉盆地(Bolsón de Fiambalá)中出露的主要新生代地质结构。安第斯造山作用导致新近纪沉积序列发生变形,形成了多条南北走向、向东倾斜的逆冲断层。通过野外数据、先前的地质研究及卫星图像,我们构建了一个平衡结构剖面来描述该地区的变形情况。古地理重建结果显示,该区域的总缩短量为6.13公里,占原长度的18%。
引言
本研究在阿根廷卡塔马卡省菲安巴拉镇附近进行。研究区域位于所谓的菲安巴拉盆地内,该盆地总面积约为347平方公里。国家公路RN60贯穿整个盆地,为野外考察提供了便利(见图1)。
菲安巴拉盆地(也称为Bolsón de Fiambalá)是一个位于卡塔马卡省中西部的山间新生代盆地,地理坐标介于南纬27°至28°、西经68°至67°之间,属于蒂诺加斯塔省(Tinogasta Department)的范围内(见图1)。其西侧边界为拉斯普兰查达斯山脉(Las Planchadas)和纳尔瓦埃斯山脉(Narvaez ranges,属于法马蒂纳山脉系统Famatina System),东侧为菲安巴拉山脉(Sierra de Fiambalá),北侧为圣布埃纳文图拉山脉(Sierra de San Buenaventura)。研究重点关注盆地最西端部分,该区域的结构变形最为显著。
本研究的主要目的是通过详细的地质测绘和野外数据收集,分析该地区的新生代地质演化过程。尽管菲安巴拉盆地已有多项区域性地质研究,但其新生代地质框架仍不完善,缺乏详细的测绘资料和定量分析。为填补这一空白,我们整合了现有文献资料、地图信息以及高分辨率卫星图像,并在选定区域进行了无人机辅助的野外调查。
这些数据被用于利用QGIS软件生成详细的地质图,并构建了一个恢复阶段的平衡剖面。这种方法使我们能够重建变形过程并估算新生代沉积序列所承受的总地壳缩短量。
研究区域背景
卡塔马卡地区的地质研究可追溯至19世纪中叶,当时一群自然学家开始了对阿根廷地质的首次科学探索(详见Ace?olaza和Alonso,2017年的综述)。20世纪初,矿业、地质与水文地质部门的成立标志着该国系统化地质测绘工作的开始,比例尺为1:200,000(见图1)。
构造与地质背景
安第斯山脉是横跨南美洲西部边缘的主要造山带。从晚古生代至今,该山脉经历了多阶段的变形,形成了具有复杂构造特征的分段造山体(Mpodozis和Ramos,1989;Kley等人,1999;Horton,2018)。研究区域位于中央安第斯山脉,这是由于板块俯冲作用而形成的地质年轻且构造活跃的地段(见图1)。结构特征
在研究区域内,安第斯造山作用导致填充菲安巴拉盆地的新近纪沉积序列发生显著变形,形成了多条大致呈南北走向、向东倾斜的逆冲断层(见图3)。这些逆冲断层伴随有褶皱(包括背斜和向斜),这些褶皱改变了坦贝里亚组(Tambería Formation)和关奇因组(Guanchín Formation)的构造(见图3)。在这些变形地层之上,普纳砂岩组(Rodados de la Puna Formation)以不整合的方式沉积,倾角约为30°向西南方向(见图3)。平衡剖面与古地理重建
我们通过整合野外数据与现有地质模型,构建了一个平衡剖面,以重建研究区域的构造演化过程(见图8)。剖面的走向和倾角数据来自国家公路NR60附近的露头,并结合了以往研究和已发表的地质模型进行解析(见图8)。变形特征与年龄
为了确定塑造安第斯山脉结构的压缩应力轴方向,Quiroga等人(2021)对该地区的断层进行了运动学分析。他们利用了断层面上观察到的各种运动学指标(如里德尔断裂系统Riedel fracture systems,Tchalenko,1970;Allmendinger,1999;重结晶特征、地层偏移、断层台阶以及不对称抬升等现象),估算了P轴和T轴的方向,并统计确定了主要应力方向(见图3)。结论
本研究分析了填充菲安巴拉盆地的新近纪沉积单元的构造特征。该盆地位于活跃的安第斯造山带内,保存了与东科迪勒拉山脉(Eastern Cordillera)和普纳高原(Puna Plateau)演化相关的关键地质信息。该地区的构造框架表现为南北至西北-东南方向的构造特征(见图8)。
作者贡献声明
布劳恩·尼古拉斯(Braun Nicolás):撰写、审稿与编辑、方法论设计。M.E.古利亚奥塔(M.E. Gugliotta):撰写、审稿与编辑、方法论设计。达斯琴佐·阿戈斯蒂娜(D’Ascenzo Agostina):撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法论设计、调查工作、数据分析、概念化。雷娜塔·内拉·托梅佐利(Renata Nela Tomezzoli):撰写、审稿与编辑、数据验证、项目监督、资源协调、资金申请、数据分析、概念化。埃内斯托·O·克里斯塔利尼(Ernesto O. Cristallini):撰写、审稿与未引用文献
Dávila等人,2005年;González Bonorino,1972年。研究资金
本研究部分得到了阿根廷国家科学技术促进机构(Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica)的PICT-2019-0997和PICT-2020-3505项目的资助。遗憾的是,由于阿根廷政府的近期政策调整,此类资助项目已终止。本研究原计划由PICT-2022-2022-11-00078项目资助,但未能获得支持,导致目前阿根廷的科学研究缺乏资金支持。这种情况正在影响全国的科学家们。利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。致谢
作者感谢安第斯研究学院“唐·巴勃罗·格罗贝尔”(Instituto de Estudios Andinos “Don Pablo Groeber”)、基础地球科学研究所(Instituto de Geociencias Básicas,IGEBA)、国家科学技术研究委员会(Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas,CONICET)、拉潘帕国立大学(Universidad Nacional de La Pampa)以及布宜诺斯艾利斯大学(Universidad de Buenos Aires,UBA)提供的支持。这些机构为研究工作的开展提供了必要的后勤保障。同时,我们也感谢F. Hong博士的细致审稿工作,他的建议显著提升了本文的质量。