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Long-term landscape evolution, cooling and exhumation history of the South American passive continental margin in NE Argentina & SW Uruguay

Kollenz, Sebastian

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Abstract

Passive continental margins are extraordinary geo-archives that result from processes related to continental rifting, breakup, sea-floor spreading, post-breakup, and climate changes. Whereas the South Atlantic passive continental margins (SAPCM’s) in Brazil, Namibia, and South Africa are partly high-elevated margins (~2,000m a.s.l.), the SAPCM in Argentina and Uruguay is of low elevation. The northern part of the Argentinean passive margin is represented by the Sierras Septentrionales (Tandil Hills or Sierras Tandil) and the Sierras Australes (Ventana Hills or Sierra de la Ventana). They are key areas to unravel the thermal and exhumation history of the low-elevation SAPCM. In addition, this area has been part of the Gondwanides Orogeny. During the Permo-Triassic both areas were influenced by compressive deformation and diagenetic to low grade metamorphism. Thermochronological data from the Sierras Australes are characterized by apatite (U-Th-Sm)/He ages between 107.4 (3.5) Ma and 163.0 (9.8) Ma. Apatite fission-track ages range from 129.2 (9.3) Ma to 242.7 (17.1)Ma, zircon (U-Th-Sm)/He ages show values from 206.6 (16.5) Ma to 343.6 (27.5) Ma. AHe-ages from the Sierras Septentrionales range between 121.2 (7.3) Ma and 163.0 (9.8) Ma, AFT-ages between 104.0 (7.1) Ma and 228.9 (22.3) Ma, ZHe-ages between 167.8 (10.1) and 272.7 (16.4) Ma and ZFT-ages between 218.1 (79.4) Ma and 262.4 (36.1) Ma. The AFT-ages from SE-Uruguay range between 200.2 (19.3) Ma and 325.7 (24.8) Ma. This indicates that all dated samples are younger than the corresponding formation-, intrusion- or sedimentation-age. The Time-Temperature models from the Sierras Australes lead to a differentiated thermal evolution throughout the region, whereas the thermal history in the Sierras Septentrionales, seems to be very homogeneous. Thermal overprint related to Jurassic volcanism is very reasonable and supported by thermokinematic HeFTy-models. Thermal modelling for SE-Uruguay revealed, that also this area was covered by thick late Jurassic extrusive layers (depending on the assumed geothermal gradient 1000 to 2000 m).

Translation of abstract (German)

Passive Kontinentalränder sind hervorragende Archive die durch geologische Prozesse wie Grabenbildung, Aufbrechen von Kontinenten, extensionale Bewegungen von Ozeanböden und Klimawandel entstehen. Während der südatlantische Kontinentalrand im Bereich von Brasilien, Namibia und Südafrika eine deutliche Topographie (Steilküste mit Höhen im Bereich von 2000m ü. N. N.) aufweisen, ist der südatlantische Kontinentalrand im Bereich von Uruguay und Argentinien nur durch leichten Erhebungen gekennzeichnet. Am nördlichen Teil des argentinischen, passiven Kontinentalrandes befinden sich zwei Gebirgszüge (Sierras Septentrionales und Sierras Australes). Sie stellen in diesem Bereich des Kontinentalrandes ein Schlüsselgebiet dar, um etwas über die thermische Geschichte und der Exhumierungs-Geschichte der beiden Gebirgszüge zu erfahren. Zusätzlich war dieser Teil des Kontinentes an der Gonwanidischen Orogenese beteiligt. Im Übergang von Perm zu Trias wurden beide Gebirge von kompressiver Deformation und Tektonik im diagenetischen bis niedrig-metamorphosen Bereich überprägt. Die ermittelten thermochonologischen Alter der (U-Th-Sm)/He-Messungen an Apatiten liegen zwischen 107.4 (3.45) Ma und 163.0 (9.8) Ma. Apatit Spaltspurmessungen ergaben Alter zwischen 129.2 (9.3) Ma und 242.7 (17.1) Ma in the Sierras Australes, während (U-Th-Sm)/He-Datierungen an Zirkonen Alter von 206.6 (16.5) Ma bis 343.6 (27.5) Ma ergaben. Die gemessenen AHe-Alter aus den Sierras Septentrionales variieren zwischen 121.2 (7.3) Ma und 163.0 (9.8) Ma, AFT-Alter zwischen 104.0 (7.1) Ma und 228.9 (22.3) Ma, ZHe-Alter zwischen 167.8 (10.1) und 272.7 (16.4) Ma und ZFT-ages zwischen 218.1 (79.4) Ma und 262.4 (36.1) Ma. Die AFT-Alter von SO-Uruguay liegen zwischen 200.2 (19.3) Ma and 325.7 (24.8) Ma. Thermokinematische Modellierungen ergaben eine differenzierte Zeit-Temperatur-Geschichte für die Sierras Australes und eine recht homogene Exhumierungsgeschichte für die Sierras Septentrionales. Eine Aufheizungsphase durch überlagernde jurassische Basalte scheint sehr wahrscheinlich und wird auch durch die thermokinematischen Modellierungen unterstützt. Auch der Südosten Uruguays wurde durch diese vulkanischen Abfolgen (abhängig vom angenommenen geothermischen Gradienten Mächtigkeiten zwischen 1000 und 2000 m) thermisch beeinflusst. Die HeFTy-Modellierungen für das Gebiet zeigen eine hervorragende Übereinstimmung mit diesem Szenario.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Glasmacher, apl. Prof. Dr. Ulrich Anton
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 21 July 2015
Date Deposited: 30 Jul 2015 09:38
Date: 2015
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institut für Geowissenschaften
Subjects: 550 Earth sciences
Controlled Keywords: Thermochronologie, Argentinien, Uruguay
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