NATURE AND EVOLUTION OF THE SUBCONTINENTAL MANTLE LITHOSPHERE BELOW SOUTHERN SOUTH AMERICA AND IMPLICATIONS FOR ANDEAN MAGMA GENESIS

Abstract

RESUMEN:Los xenolitos ultramaficos, incluidos en los basaltos pleistocenicos de Pali-Aike, que constituyen los afloramientos mas australes de las lavas patagonicas del sur de Sud ame rica, corresponden tanto a Iherzolitas con y sin granates, a harzburgitas, como a ortopiroxenitas. Estudios de geotermometria y geobarometria, basados en los analisis quimicos de minerales, indican que estas inclusiones derivaron del manto Iitosferico subcontinental. Las condiciones de equilibrio de los distintos tipos de xenolitos indican que las harzburgitas magnesicas esteriles son dominantes a profundidades inferiores a 50 km, mientras que a profundidades mayores coexisten Iherzolitas fertiles de granate junto a harzburgitas esteriles. En las partes mas profundas del manto litosferico sub continental, representadas por las inclusiones, entre 70-80 km de profundidad, las Iherzolitas fertiles de granate son dominantes y las harzburgitas esteriles estan ausentes. Las composiciones isotopicas de Sr y Nd de las inclusiones ultramaficas son similares a las de los basaltos oceanicos y, en particular, las composiciones de las Iherzolitas fertiles de granate son similares a las de los basaltos de dorsales oceanicas. La ausencia de fases con composiciones isotopicas de Sr y Nd, indicativas de un antiguo episodio de enriquecimiento en elementos litofilos de gran radio ionico, como los que se han documentado en los xenolitos derivados de las regiones bajo los cratones precambricos de Africa, sugieren que la acrecion del manto litosferico bajo el extremo sur de Sudamerica fue un evento relativamente reciente, consistente con la edad fanerozoica de las rocas corticales de esta region. La similitud isotopica de los xenolitos de Pali-Aike con la de los basaltos oceanicos sugiere que, antes de ser removidos del flujo convectivo de gran escala y estabilizados bajo la corteza continental, este material del manto se encontraba evolucionando junto con el manto suboceanico actual. La mayor parte de las diversas litologias de los xenolitos de Pali-Aike, probablemente, se formaron durante la etapa preacrecionaria, por extraccion heterogenea de magma bajo un centro de extension oceanica, dejando proporciones crecientes de harzburgitas esteriles en las zonas mas superficiales del manto. Ortopiroxenitas ricas en fierro, que se encuentran como segregaciones dentro de harzburgitas y Iherzolitas, posiblemente representen cumulos recristalizados, formados en conductos magmaticos, durante este evento. Un episodio aun mas antiguo, de hace por lo menos 2-3 mil millones de anos, empobrecio las Iherzolitas de granate de Pali-Aike, en Rb con respecto a Sr y en Nd con respecto al Sm, para permitir el desarrollo de la composicion isotopica similar a los basaltos de dorsales oceanicos observadas en los xenolitos. El manto litosferico bajo el sur de Sud America ha experimentado un enriquecimiento relativamente reciente en elementos Iitofilos de gran radio ionico, por medio de un metasomatismo del manto no modal, y tambien, por medio de la introduccion de venas de flogopitas. La composicion isotopica de Sr y Nd de la flogopita esta dentro del campo de mezclas entre los basaltos oceanicos y sedimentos subductados, lo que sugiere que la flogopita se formo de fluidos derivados de la deshidratacion de la corteza oceanica subductada. La composici6n isotopica de los basaltos alcalinos de Pali-Aike cae a lo largo de la curva de mezcla entre Iherzolitas de granate y flogopita, sugiriendo un metasomatismo modal del manto subyacente, probablemente precursor de la generacion de los basaltos. Las partes mas profundas de la Iit6sfera, bajo el extremo sur de Sudamerica, pueden ser consideradas como un manto tipo "plum-pudding", con "plums" de Iherzolitas de granate + flogopita, las que, en conjunto, pueden producir un basalto alcalino tipo oceanico, en una masa (pudding) de Iherzolitas de granate, capaz de generar basaltos como el de las dorsales oceanicas. Un manto astenosferico similar se propone como una fuente apropiada para los magmas orogenicos de los Andes. Los "plums" en esta asten6sfera se pueden formar a partir del manto inferior primitivo, no diferenciado, desde litosfera oceanica subductada, no completamente reequilibrada en el manto superior, o por descamaciones de las partes mas profundas del manto litosferico subcontinental.