Sedimentological, geochemical and paleontological insights applied to continental omission surfaces: A new approach for reconstructing an eocene foreland basin in NW Argentina

摘要

Recientemente se ha propuesto la existencia de una cuenca de antepaís eocena en el noroeste argentino. Esta cuenca está actualmente dividida y parcialmente erosionada como consecuencia de las subsecuentes etapas de deformación neógenas; esta deformación produjo complejas relaciones de campo que dificultan su reconstrucción, lo que constituye un nuevo desafío para el conocimiento de las etapas iniciales de formación de los Andes Centrales. Se propone un enfoque multidisciplinario en localidades clave y/o en estructuras geológicas clave como método para reconstruir esta cuenca paleógena. En esta contribución damos a conocer una conspicua paleosuperficie de meteorización en la Formación Lumbrera (Eoceno) a través de evidencias sedimentológicas y geoquímicas. Asimismo se aportan datos bioestratigráficos de vertebrados y una edad absoluta (U/Pb circón) de 39,9 Ma para esta secuencia. Las superficies de meteorización resultan evidentes cuando presentan rasgos diagnósticos como paleosuelos, karsts y asociaciones de trazas fósiles, pero en nuestro caso las evidencias surgieron sólo a través del estudio sedimentológico y geoquímico de detalle. La paleosuperficie de la Formación Lumbrera está formada por un nivel endurecido de 20-30 cm de espesor caracterizado por el desarrollo moderado de paleosuelos rojizos. Asimismo la distribución de elementos mayoritarios y trazas muestran inflexiones tanto al tope como a la base del nivel endurecido, demarcándolo. El índice de alteración química (CIA) empleando una fórmula modificada, indica que la meteorización fue de orden moderado. Por otra parte, el registro de fósiles de vertebrados difiere sustancialmente por abajo y por arriba del nivel meteorizado. Concluimos que este horizonte constituye una superficie de omisión de edad Eoceno medio y representa una superficie clave que divide las cuencas eocenas, brindando nuevas evidencias para la reconstrucción de la cuenca de antepaís en el noroeste de Argentina.%An Eocene foreland basin linked to the Andean uplift in northwestern Argentina has recently been proposed. The basin is divided and partially eroded due to subsequent Neogene orogenic phases, so that a simple reconstruction is insufficient to describe complex field relationships. This presents a new challenge in understanding the initial phases of Central Andean evolution. We propose a multidisciplinary approach in key locations and/or at key geological features as a way to reconstruct the Paleogene basin. In this contribution, we report on sedimentological and geochemical evidence of a conspicuous weathering surface in the continental Eocene Lumbrera Formation and provide an age estimate based on vertebrate mammalian biostratigraphy and an absolute U/Pb zircon age of 39.9 Ma. Weathering surfaces become evident when diagnostic features like paleosols, karsts, and trace fossils are distinctive but, in our case, these characteristics only emerge through detailed sedimentological and geochemical surveys. The Lumbrera paleosurface is represented by a hardened level (20-30 cm thick) characterized by moderately developed reddish paleosols. Moreover, major and trace element profiles show inflections at the top and/or base of the weathered horizon delineating it. A modified form of the chemical index of alteration shows that chemical leaching was moderate and not extensive. In addition, mammalian fossil records substantially differ below and above the weathered paleosol-bearing surface. We conclude that this horizon represents a Middle Eocene omission surface and represents a key level marking a major basin change in northwest Argentina, adding a new constraints for Eocene foreland reconstruction.