Olivine-hornblende-lamprophyre dikes from Quebrada los Sapos, El Teniente, Central Chile (34°S): implications for the temporal geochemical evolution of the Andean subarc mantle

• Autores: Charles R. Stern, Ricardo Floody, Domingo Espiñeira
• Localización: Andean geology: Formerly Revista geológica de Chile, ISSN-e 0718-7106, ISSN 0718-7092, Vol. 38, Nº. 1, 2011, págs. 1-22
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Diques lamprofídicos de olivino-hornblenda de la quebrada los Sapos, El Teniente, Chile central (34°S): implicancias para la evolución temporal de la geoquímica del manto subarco Andino
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  • español

    Diques de lamprófidos mancos, con fenocristales de olivino magnésicos (Fo88)4-hornblendas y contenidos de Ni -190 ppm y Cr 390 ppm, cortan lavas miocénicas superior en la quebrada los Sapos a escasos kilómetros al oeste del depósito de Cu-Mo El Teniente. Estos diques tienen afinidades petroquímicas con otros diques lamprofldicos del Plioceno (2,9-3,9Ma), menos primitivos y sin fenocristales de divinos, los cuales han sido descritos tanto dentro como alrededor de El Teniente. Estos diques de lamprófidos mancos en la quebrada los Sapos, derivados del manto, tienen razones de La/Yb entre 10-13, más altas que la de los más antiguos basaltos de olivino (La/Yb entre 4 y 9) del Complejo Mañeo El Teniente (CMET), sugerente de un decrecimiento temporal de la fusión parcial del manto, y esto es consistente con el volumen decreciente observado de las rocas ígneas en este período de tiempo, como también con el término del magmatismo y la migración hacia >40 km al este del arco magmático durante el Plioceno. Los lamprófidos menos primitivos, sin olivino, tienen contenidos más altos de La y menores de Yb, con razones más altas de La/Yb entre 15-44, debido al fraccionamiento cristal-líquido el cual involucra hornblenda, pero no plagioclasa. La cristalización de la plagioclasa es inhibida por el alto contenido de H2O de los lamprófidos. Los lamprófidos y los flujos más jóvenes, del Plioceno (1,8-2,3 Ma), de lavas andesíticas-basálticas con olivino del valle del río Cachapoal tienen razones de 87Sr/86Sr entre 0,7041 y 0,7049, CNd entre +1,2 y -1,1 y de 206Pb/204Pb entre 18,60 a 18,68, mientras que las rocas ígneas del Mioceno Medio a Superior (6,5-13,9 Ma) del Complejo Volcánico y Plutónico de El Teniente tienen razones más bajas de 87Sr/86Sr=0,7039 a 0,7041 y de 206Pb/204Pb= 18,56 a 18,59, y más altas de = +1,9 y +3,8. Las rocas volcánicas y plutónicas del Oligoceno al Mioceno Inferior (>15 Ma) de la Formación Abanico o Coya-Machalí en la region tienen razones aún más bajas de 87Sr/86Sr entre 0,7033 a 0,7039 y de 206Pb/204Pb entre 18,45 a 18,57, y CNd aún más alto entre +3,8 y +6,2. La información isotópica indica una evolución temporal entre el Oligoceno y el Plioceno hacia razones más altas de 87Sr/86Sr y 206Pb/204Pb, y valores de más bajos para los magmas máficos derivados del manto y, por lo tanto, de su fuente en el manto. Notablemente las razones isotópicas de Sr, Nd y Pb son independientes del contenido de SiO2 de las rocas de cada edad, lo que excluye contaminación por la corteza continental del Paleozoico y Mesozoico, la cual es isotópicamente heterogénea, durante la evolución de las rocas intermedias a acidas generadas por los magmas máficos derivados del manto. La evolución isotópica de la fuente de magmas máficos en el manto durante el Oligoceno al Plioceno puede ser explicada por el aumento de 1% a 6% de contaminación en la region fuente de manto por material subductado, incluyendo corteza continental erosionado del margen continental. Atribuimos esto tanto a la disminución del ángulo de subducción como al aumento de las tasas de erosión por subducción asociada a la migración hacia el sur del centro de la subducción de la Dorsal Juan Fernández. La presencia de lamprófidos también implica un aumento de la hidratación del manto bajo esta zona del arco durante el Plioceno. Esta hidratación del manto podría haber jugado un rol importante en la producción de magmas ricos en volátiles y oxidados, y mineralización en El Teniente.

  • English

    Mafic Mg-olivine (Fo88)4-hornblende lamprophyre dikes, with Ni -190 ppm and Cr -390 ppm, cut late Miocene lavas in the Quebrada los Sapos a few kilometers west of the El Teniente Cu-Mo mine. These dikes have petro-chemical affinities with other less primitive, Pliocene (2.9-3.9 Ma), olivine-free lamprophyres previously described from both within and in the vicinity of El Teniente. The mafic mantle-derived lamprophyre dikes from Quebrada los Sapos have La/Yb ratios of 10-13, higher than the ratios of 4-9 for older Late Miocene El Teniente Mafic Complex olivine basalts, suggesting a temporal decrease in the percent of partial mantle melting, consistent with the observed decrease in the volume of igneous rocks through time at this latitude, as well as the ultímate cessation of magmatism and >40 km eastward are migration by the Late Pliocene. Less primitive olivine-free lamprophyres have higher La and lower Yb, resulting in higher La/Yb ratios of 15-44, due to crystal-liquid fractionation involving hornblende, but not plagioclase, the crystallization of which is suppressed by the high H2O contents of the lamprophyres. The lamprophyre dikes, as well as younger (1.8-2.3 Ma) olivine-bearing basaltic-andesite lava flows in the valley of the Cachapoal river, have 87Sr/86Sr=0.7041 to 0.7049, =+1.2 to -1.1 and 206Pb/204Pb=18.60 to 18.68, while Middle to Late Miocene (6.5-13.9 Ma) El Teniente Volcanic and Plutonic Complex igneous rocks have lower 87Sr/86Sr=0.7039 to 0.7041 and 206Pb/204Pb=18.56 to 18.59, and higher G =+1.9 to +3.8, and older Oligocene to Early Miocene (>15 Ma) Abanico or Coya-Machalí Formation volcanic and plutonic rocks in the region have even lower 87Sr/86Sr=0.7033 to 0.7039 and 206Pb/204Pb=18.45 to 18.57, and higher GNd=+3.8 to +6.2. The data indicate a significant progressive temporal evolution, between the Oligocene and the Pliocene, to higher 87Sr/86Sr and 206Pb/204Pb, and lower for mantle-derived mafic magmas, and by implication their mantle source region. Significantly Sr, Nd and Pb isotopic compositions are independent of SiO2 content for rocks in each age group, which precludes contamination by isotopically heterogeneous Paleozoic and Mesozoic continental crust during evolution of intermediate and silicic rocks from mantle-derived mafic magmas. The Oligocene to Pliocene isotopic evolution of the mantle source of the mafic magmas may be explained by an increase from 1% to 6% in the extent of mantle source region contamination by subducted components, including continental crust tectonically eroded off the continental margin. We attribute this to both decreasing subduction angle and increasing rates of subduction erosión associated with the southward migration of the locus of subduction of the Juan Fernández Ridge. The lamprophyres also imply increased hydration of the mantle below this portion of the are by the Pliocene, which may have played an important role in producing oxidized volatile-rich magmas and mineralization at El Teniente.