Crustal segmentation and the isotopic significance of the Abancay Deflection: Northern Central Andes (9-20°S)

Abstract

ABSTRACT. The Abancay Deflection (13°S) is a continental trench-normal structure that marks the northern limit of the central volcanic zone in Peru, The northern limit of exposed Precambrian basement, and the continental extension of the oceanic Nazca Ridge. In order to assess the potential influence of this structure on magma compositions emplaced across it, strontium and neodymium isotope data on The Mio-Pliocene Cordillera Blanca batholith north of the Abancay Deflection (9-11°S) are compared with volcanic rocks of similar age and composition From The Central Andes of southern Peru and northern Chile (16-20°S). The Cordillera Blanca magmas show no evidence of contamination by mature continental basement, in spite of having been intruded through continental crust in excess of 50 km thick. In contrast, Central Andean volcanic rocks of similar age, intruded through crust of similar thickness have elevated initial strontium isotope ratios (Sr,) and negative epsilon Nd values consistent with contamination by crustal or lithospheric material. The authors consider these contrasting variations in isotopic composition relate to differences in the composition of the continental crust along strike in this sector of The Andean chain, with old Arequipa-type basement dominating in the south, while farther north, the lower to mid crust is made up mostly of young, mantle-derived basaltic material. The boundary between them (the Abancay Deflection) thus, represents a deep and possibly long-lived feature separating crustal segments of different composition north and south of 13°S. RESUMEN. Segmentacion cortical y significado isotopico de la Defleccion de Abancay: Andes centrales del norte (9-20°5). La Defleccion de Abancay (13°S) es una estructura continental normal a la fosa que marca el limite norte de la zona volcanica central del Peru, el limite norte de los afloramientos de basamento precambrico, y se ubica en la extension hacia el continente de la dorsal oceanica de Nazca. Para evaluar la potencial influencia de esta estructura en la composicion de los magmas emplazados al norte y al sur de ella, se comparan los datos de isotopos de neodimio y de estroncio del batolito mio-plioceno de la Cordillera Blanca (9-11 OS) con los de rocas volcanicas de similar edad y composicion de los Andes centrales del Peru meridional y de Chile septentrional (16-20°S). Los magmas de la Cordillera Blanca no muestran evidencias de contaminacion por corteza continental madura, pese a que han intruido a traves de una corteza continental de mas de 50 km de espesor. En cambio, las rocas volcanicas contemporaneas de los Andes Centrales, intruidas a traves de corteza de espesor similar, tienen elevadas razones de Sr, y valores negativos de E Nd' consistentes con contaminacion por material cortical o litosferico. Los autores consideran que estas variaciones contrastantes se relacionan a diferencias a lo largo del rumbo en la composicion de la corteza continental en este sector de los Andes. Un basamento antiguo, de tipo Arequipa, predominaria en el sur, mientras que mas al norte la corteza media a inferior estaria constituida por material basaltico joven derivado del manto. El limite entre ellos, la Defleccion de Abancay representa, por lo tanto, un rasgo profundo y probablemente de larga duracion que separa segmentos corticales de diferente composicion al norte yal sur de los 13°S.