Estratigrafía y análisis de proveniencia de la Formación Los Indios, y su relación con la evolución tectónica de la Sierra Nevada de Santa Marta (Colombia)

Abstract

La separación del borde occidental de Pangea ha generado un arreglo tectónico tipo back-arc en la periferia de Gondwana; con acumulación de secuencias volcánicas y sedimentarias durante el Triásico medio a tardío. Las formaciones Los Indios y Corual aflorantes al norte de los Andes Colombianos en la Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) fueron depositadas en este tipo de ambiente. En esta contribución presentamos un análisis sedimentológico y estratigráfico de la Formación Los Indios; y proponemos, además un modelo tectónico y estratigráfico que integra las características de depósito y la naturaleza de las interposiciones volcánicas de la Formación Los Indios y de la Formación Corual, unidad netamente volcánica que se superpone sobre la Formación Los Indios. Así, 18 litofacies y 10 asociaciones de litofacies han sido propuestas en la Formación Los Indios, interpretadas como flujos de gravedad y depósitos de plataforma mixta; que involucran intercalaciones de rocas volcanoclásticas hacia la parte basal. La unidad fue dividida en tres segmentos, un segmento inferior conglomerático-arenoso, un segmento intermedio lodoso-calcáreo; y un segmento superior conglomerático-arenoso, que hacia su tope es lodoso. El primer y tercer segmento están asociados a deltas de grano grueso (fan deltas o deltas tipo cónico); mientras que el segundo a depósitos de offshore con incursiones de lóbulos de flujos de gravedad. Composicionalmente, el primer segmento es dominado por arcosas y progresivamente arcosas líticas en su parte superior; en contraste, el tercer segmento esta predominantemente compuesto de litoarenitas de líticos sedimentarios y volcánicos. Por otra parte, la Formación Corual consiste de intercalaciones de basaltos, tobas líticas, tobas de lapilli y ceniza, máficas y félsicas; similares a las identificadas en la Formación Los Indios. De esta manera, las rocas volcanoclásticas y volcánicas de las formaciones Los Indios y Corual son descritas como vulcanismo bimodal con basaltos alcalinos; asociadas a flujos piroclásticos y (epiclásticos) de derrubios, así como a flujos de lava de erupciones efusivas y explosivas. Las firmas geoquímicas de las rocas volcánicas y volcanoclásticas de ambas unidades corresponden a rocas alcalinas y calcoalcalinas con patrones de tierras raras y elementos trazas similares a las rocas de un arco volcánico en una zona de subducción. La evolución de la cuenca de estos depósitos obedece a tectónica extensiva, y se emplazaron a través de conos volcánicos y cuerpos hipoabisales mediante vulcanismo fisural relacionada a fallas normales. Adicionalmente, se interpreta que la Formación Los Indios fue depositada en una cuenca de semigraben volcánicamente activa, syn-rift con una división threefold o tripartita balanceada en sedimentos; en un ambiente marino de plataforma con depósitos de flujos de gravedad. De acuerdo a los modelos de las cuencas de rift del Mar del Norte, las fases típicas dentro de la evolución de este tipo de cuencas: Rift temprano, Clímax y Rift tardío fueron identificadas, equivalentes a cada uno de los segmentos. Finalmente, estas dos formaciones representan cada una, dos fases de un rifting multifase en un escenario tectónico de suprasubducción tipo back-arc; que se interpreta como producto de la separación de los terrenos mexicanos del margen occidental de Pangea durante el Triásico medio y tardío en el norte Colombia, cuyo arco volcánico se preserva presumiblemente en el Bloque Maya.

Abstract: The break-up of Western Pangea has lead a back-arc type tectonic setting along the periphery of Gondwana, with accumulation of sedimentary and volcanic sequences during the Middle to Late Triassic. Los Indios and Corual formations in the Santa Marta massif (SNSM) of the Northern Andes were deposited in this setting. In this contribution, we present a sedimentological and stratigraphical analysis of the Los Indios Formation; also, we propose a tectonic and stratigraphic model that integrates depositional characteristics, and nature of volcanic alternations of the Los Indios Formation and the completely volcanic Corual Formation, which overlays the Los Indios Formation. Hence, 18 lithofacies and 10 lithofacies associations has been proposed for the Los Indios Formation, interpreted as gravity flows and mixed continental shelf deposits; involving volcanoclastic rocks in its basal part. This unit is divided in three segments; a lower segment mostly sandy and conglomeratic, a middle mud-rich calcareous segment and an upper sandy-conglomeratic segment grading into muddy in the uppermost part. The lower and upper segments are related with coarse-grained delta (fan delta or conic-type delta). In addition, the middle segment is associated to offshore deposits with gravity flow lobes. Compositionally, the first segment is arkoses-dominated and progressively lithic arkoses upward. In contrast, the third segment is mostly composed by litharenites of sedimentary and volcanic lithics. Furthermore, the Corual Formation consists of basalts, lithic tuffs and mafic and felsic tuffs; resembling those in the Los Indios Formation. Thus, volcanoclastic and volcanic rocks of Los Indios and Corual formations are described as bimodal volcanism coupled with alkaline basalts. Moreover, volcanogenic deposits are characterized as (epiclastic) debris and pyroclastic flows, as well as, lava flows of effusive and explosive eruptions. The geochemical signatures of the volcanic and volcanoclastic rocks from both units belong to alkaline and calc-alkaline series, with rare earth and trace elements patterns like a volcanic arc in a subduction zone. The basin evolution of these deposits are triggered by an extensive tectonic, and they were emplaced through hypabyssal bodies and volcanic cones, within a fisural volcanism controlled by normal faults. We conclude that the Los Indios Formation is interpreted as a semigraben volcanically active, shallow marine syn-rift basin, in a threefold or tripartite sediment-balanced succession, with gravity flows deposits. According to the architecture of rift basins of the North Sea, the typical phases involved in the evolution of those basins: Early Rift, Climax and Late Rift; were identified corresponding to each segment. Finally, the Los Indios and Corual formations represent each one a phase of a multiphase rifting in a suprasubduction back-arc type tectonic setting, which is interpreted as a consequence of the break-up of the Mexican terranes from the western margin of Pangea during Middle and Late Triassic in North Colombia, whose volcanic arc is probably preserved in the Maya block.