圣路易斯山脉位于阿根廷中部潘皮纳斯山脉东部的南端。两条狭窄的低品位千枚岩和石英砂岩带,即圣路易斯组,容纳了构成山脉基底杂岩的中高级变质域的部分与应变相关的差异折返。对 11 个千枚岩样品进行了 K/Ar 细分数测年技术。结果根据伊利石的库伯勒指数进行解释,该指数表明大多数样品的浅变质条件。获得的年龄在 330 至 290 Ma 之间,涵盖了密西西比晚期的挤压构造时期,随后是拉里奥哈省和圣路易斯省帕甘佐盆地形成过程中的沉降。这些构造运动与智利北部和玻利维亚南部的托科造山运动同时发生。这表明较老的 K/Ar 年龄记录了压缩阶段,而较年轻的年龄记录了随后基底伸展隆起期间基底的冷却。
对变形历史的限制意味着对定年矿物与其母岩结构关系的了解。在高温条件下,潜在的候选物是蓝晶石、十字石或石榴石,它们已被证明适合逐步铅浸出实验,而在绿片岩相和较低级变质条件下,Ar 系统化在含钾矿物中例如云母变得特别令人感兴趣。在泥质岩中,含钾白云母是通过涉及绿泥石和伊利石矿物的渐进动力-热变质反应形成的,而高品位砂砾岩组合的流体辅助回归将产生千枚岩。
在圣路易斯山脉,千枚岩与变石英砂岩和火山岩伴生,形成中高级变质基底的外壳。。San Luis组与该基底杂岩中心的高级变质岩之间的接触关系。目前正在有争议的讨论中 ,尽管大多数描述表明,在法马提尼构造旋回期间,低级变泥质岩层序与较高级变质岩层序在约 470 Ma经历了共同的 D 2折叠事件和变质作用。
山脉东部包括阿根廷北部和中部露头的原安第斯变质基底的南端。该基底记录了拉普拉塔河克拉通东部的多相增生历史,始于寒武纪早期,伴随着潘普地体与克拉通的碰撞,随后在法马提尼旋回期间 Precordillera/Cuyania 地体合并到新形成的冈瓦纳边缘。在整个泥盆纪,大量不协调的花岗闪长岩与正长花岗岩基岩的就位模式一直是一个正在讨论的问题。法马提尼旋回的构造后侵位受到青睐,而高温剪切带织物的报告为其同构造侵位提供了证据。
圣路易斯组北北东向的低品位变质千枚岩和石英砂岩出现在两条长约55 km、宽达5 km的带中,形成了中高级变质岩层序的变沉积岩包络层。不同地下室单元之间的结构关系存在争议。SHRIMP 和传统的 U/Pb 年龄限制表明整个序列是在潘普亚造山运动之后沉积的。如果没有像山脉西南部那样被年轻的侵入岩。
具有北北东向和中度倾斜轴的大规模致密褶皱被描述为属于圣路易斯组的第一次变形,对应于山脉其他基底域记录的法马丁阶D2事件。然而,千枚岩内等斜折叠石英层的局部出现(图 2b)表明存在相当于法马田阶D1变形的先行折叠阶段。结构记录的差异不一定是由于变形偏移和新沉积物覆盖造成的,但也可能是由于变形过程中不同地壳层面的不同流变特性所致。
一般来说,圣路易斯组千枚岩的矿物学包括伊利石+绿泥石+黑云母+石英±钠长石。普遍存在的直径达 1 毫米的黑云母记录了其形成过程中最低温度为 400°C,表征了下部绿片岩相变质作用。甚至更高的变质条件可能通过局部存在小石榴石来表明,只要不存在锰,石榴石通常会在 >450°C 的温度下结晶,从而在较低温度下稳定石榴石。副矿物有电气石和矿石矿物。片理面经常被长度小于2毫米的针状绿泥石晶体所修补。在英闪长岩侵入体附近,千枚岩已转变为角岩,其中有残留的绢云母-绿泥石±黑云母聚集体,表明以前存在红柱石。
千枚岩呈现云母和扁平石英的普遍排列。石英的晶内变形由平行的亚晶界表示,尽管较大晶体之间的接触显示出 120° 的三重结。仅在英闪长岩侵入体附近,观察到与接触变质作用相关的伊利石和黑云母的非定向生长。
圣路易斯组的东部带拥有压裂的里奥古兹曼剪切带,该剪切带适应了康拉拉变质杂岩的“东侧向上”位移。S-C 织物记录了这种垂直位移。NNE-SSW 上引人注目的糜棱岩叶理上的急剧倾斜伸展线状向南倾斜,表明存在较小的左旋成分。然而,基底的构造活动并不均匀,因为在演替东部带的砾岩层中报告了具有右旋成分的正断层。这种拉伸运动与以绿泥石为特征的不连续平面织物的形成有关。
在西部带内,“东侧向上”位移与位于 Pringles 变质杂岩东部的 La Arenilla 剪切带记录的垂直位移一致。
为了了解圣路易斯山脉内古生代变形的最新阶段,对 圣路易斯地层的千枚岩序列的 11 个样本进行了 K/Ar 细分数测年技术。在这些样品中,八个取自东部带,而其他三个则代表圣路易斯组西部带。采样方式避免了英安岩侵入体周围的接触变质套印区域。所有样品均为泥质晶粒尺寸,并显示出紧密排列的片理。片理面具有银灰色光泽,而垂直于平面织物的千枚岩呈现整体灰色。
毫米到厘米尺度上的纯泥岩层和更多沙质层之间的交替是通过颜色强度从深灰色到中灰色的变化分别记录的。San Luis 组东部带样品的 SEM 图像如图 2所示g、h。垂直于叶理拍摄的两张图像显示了各种解理面,表明多相变形历史。解理面的紧密且均匀的组成与近变质条件非常一致。没有观察到低等级套印的迹象,例如伊利石的不规则生长。显微镜下鉴定的矿物有伊利石、绿泥石、黑云母和石英。另外,通过X射线衍射记录了样品A 14-01、A 17-01、A 30-01、A 31-01、A 32-01和AH 5中钠长石的存在。石榴石出现在样品 A 30-01 中。
K/Ar 分析氩同位素组成在与 VG 1200 C 惰性气体质谱仪耦合的 Pyrex 玻璃提取和纯化生产线中测量,以静态模式运行。放射源40 Ar的量通过同位素稀释法使用来自 Schumacher, Bern 的高富集38 Ar 尖峰测定。该尖峰根据黑云母标准 HD-B1 进行校准。年龄计算基于 Steiger 和 Jäge引用的 IUGS 推荐的常数。
使用 Eppendorf Elex 63/61 通过火焰光度法一式两份测定钾含量。将样品溶解在HF和HNO 3的混合物中。添加 CsCl 和 LiCl 分别作为电离缓冲液和内标。K/Ar 年龄计算的分析误差以 95% 置信水平 (2σ) 给出。分析结果列于表 中。中给出了哥廷根实验室的氩气和钾分析的详细信息。
所有分析样品的库伯勒指数变化范围为 0.145 ± 0.005° Δ2θCuKα 至 0.285 ± 0.005° Δ2θCuKα。乙醇化和风干测量之间库伯勒指数的微小差异并不显著;因此,可以排除逆生长混合层粘土的存在。除三个获得的值外,所有值均指示近变质条件(<0.250° Δ2θCuKα)。
在样品 A 30-01 的情况下,指示了近变质条件,而样品 A 7-01 和 A 14-01 则标记了外延条件和近变质条件之间的界限。没有观察到样本地点的系统性变化。样品 A 14-01 和 A 30-01 属于 San Luis 组东部带的北端和南端,而样品 A 7-01 则取自 La Escalerilla 岩基的正西部分。约 300–350°C 的浅变质条件不足以让观察到的小黑云母和局部石榴石晶体生长,需要 400°C 的温度(下绿片岩相)。高达 400°C 的温度肯定会消除所研究的细粒部分中的任何碎屑记忆,并且必须根据千枚岩的峰后变质变形再激活来解释获得的年龄信息。
两种晶粒尺寸部分(即 <2 和 <0.2 μm)的 K/Ar 年龄分别在 334.4 ± 7.1 至 299.1 ± 7.0 Ma 和 323.0 ± 7.2 至 293.4 ± 7.2 Ma (2σ) 范围内。两个分数的加权平均值分别为 321.1 ± 7.5 和 310.2 ± 7.6 Ma。比较同一样本中两个部分的年龄显示,仅三个样本(A 11-01、A 13-01 和 A 17-01)的年龄差距约为 20 Ma,而对于大多数样本,两个获得的年龄误差范围内的重叠产生最大 13 Ma 的差异。这种分布可以用未受干扰的变形和变质历史来解释。如果两个分析部分之间出现较大差异,则可以讨论两种情况。可以看出圣路易斯组东西带年龄存在逐渐差异。在样品 A 14-01 和 A 30-01 中,较年轻的 K/Ar 结果与近变态值的库伯勒指数的相关性很明显。
K/Ar 伊利石细粒年龄的解释很大程度上取决于对小伊利石晶体闭合行为的理解。有效扩散半径对 Ar 系统闭合温度的重要性已在大量出版物中得到证明。这些出版物主要关注晶粒尺寸 >1 毫米的白云母。对于 K/Ar 细分数年龄, <2 μm 的云母部分的闭合温度区间为 260 ± 30°C。韦默和阿伦特报告了德国深钻孔 (KTB) 底部的细粒白云母的白垩纪 K/Ar 年龄。此外,275°C 的原位温度并未重置 <2 μm 绢云母中的 Ar 系统。因此,对于粒径 <2 μm 的颗粒,闭合温度必须估计在 275–350°C 之间,略低于 Purdy 和 Jäger 建议的粗粒白云母的 350 ± 50°C 闭合温度区间。
新的K/Ar伊利石细粒年龄与广泛的石炭系内构造运动时期同步,例如Bahlburg和Breitkreuz的托科造山运动。较年轻的年龄对应于帕甘佐盆地已知的地层年龄,该盆地显示了东部山脉附近从最新的上密西西比世到晚二叠世的几乎连续的地层记录潘皮纳斯。在该地区,帕甘佐盆地从卡塔马卡市一直延伸到圣路易斯。
盆地的东部边界主要沿着现今科尔多瓦山脉的东下盘。圣路易斯山脉的这个复古弧形盆地的遗迹在巴霍德韦利兹中被识别出来,巴霍德韦利兹是山脉最东北端的北北东走向的地堑。Salfity 和 Gorustovich报告的 Bajo de Veliz 地层的地层年龄始于宾夕法尼亚州上部。由于冈瓦纳古陆西部外侧持续俯冲,帕甘佐地层的沉积与智利地体变沉积岩浅层的深层岩就位同时发生。
根据这些地层学发现,K/Ar细分数年龄记录了上密西西比世构造阶段,导致了晚泥盆世/早密西西比世之间地层记录的中断。 Angualasto 群和 Paganzo 地层的沉积始于密西西比河晚期。存档光谱的较年轻年龄是帕甘佐盆地沉降期间冷却的结果。东部千枚岩带的砾岩层中已记录了具有右旋倾斜分量的正断层。
据报道,玻利维亚南部靠近阿根廷边境的东科迪勒拉山脉,即 Chaco-Tarija 盆地,K/Ar 细分数年龄在 320 至 290 Ma 的类似范围内。这个前陆盆地在托科造山带东部边缘带的东部发展,强调了这一石炭纪内事件对于原始安第斯带地球动力学历史的重要性。南美洲南部。然而,从古构造的角度来看,人们对上密西西比阶的构造作用知之甚少。有人提出了与智利地体增生的关系。这一假说与早泥盆世智利地体与冈瓦纳大陆西南边缘对接的假说相矛盾。
K/Ar 细分数测年技术为分析多相再激活基底域提供了强大的工具。以阿根廷潘皮纳斯山脉东部为例,构造变质记录始于古生代早期,一直持续到帕甘佐盆地的伸展形成。
圣路易斯山脉不同基底区域的最终位置是通过 K/Ar 细分数年龄记录的,范围从 ~330 到 290 Ma。年龄 >320 Ma 对应于智利北部和玻利维亚南部的挤压构造运动阶段,被认为是托科造山运动。较年轻的年龄是随后基底沉降的结果,与帕甘佐盆地的地层记录一致。在Bajo de Veliz 的地堑结构中发现了该盆地在圣路易斯山脉内扩展的证据,这里的沉积作用在上宾夕法尼亚纪期间开始。
玻利维亚最南端东方山脉的 320–290 Ma K/Ar 细分数年龄以及此处提供的数据集强调了挤压构造作用的重要性宾夕法尼亚时期和西苏拉时期在南美洲南部的原始安第斯基底。