Den vulkanske sten fra Cerro El Centinela (36°39′S-67°20′W; Fig. 1a) er en del af den shoshonitiske suite af Choiyoi-gruppen (Perm-Trias) i La Pampa-provinsen1. De består af en sammenhængende vulkansk sekvens af lavastrømme, der nedbrydes til vulkanske breccias, der er indlejret i pyroklastiske bjergarter (fig. 1b). Sætningen har en homoklin holdning, der skifter fra Az: 296° til 170°/15°-20° ved bunden til 175° til 152°/17°-15° til toppen af sekvensen (lagdelingsplan: strik, 0°-360°, og dip 90° med uret, fra givet strik, 0°-90°). De variationer i strejke og hældning, der forekommer mellem de forskellige strømme, må nødvendigvis være af primær oprindelse og er relateret til aflejringsmiljøets palæotopografi. Hvis disse variationer var af tektonisk oprindelse, skulle hele vulkankroppen have været skråt som en enkelt blok og ikke individuelt, som det er observeret i felten. Derfor kan postpermisk tektonisk deformation udelukkes, og de identificerede palæomagnetiske retninger anses for at være registreret in situ.
Lokalisering og stratigrafisk fordeling af de palæomagnetiske lokaliteter og U-Pb-alderen for toppen af Cerro El Centinela. (a) Cerro El Centinela er eksponeret i den nordvestlige del af La Pampa-provinsen, Argentina, som en del af Gondwanidebæltet21 , og andre lokaliteter med palæomagnetiske undersøgelser i de omkringliggende (cirkler). (b) I alt 44 lokaliteter blev der udtaget prøver fra bunden til toppen af Cerro El Centinela (se også tabel 2) to gange: henholdsvis i 1986 (a i tabel 2) og i 2009. Alle data blev analyseret samlet. Den stratigrafiske grænse mellem de to populationer er angivet i den øverste del af sekvensen (henholdsvis lokalitet CC13a og CC17). (c) U-Pb Tera-Wasserburg-plot, der viser en concordia-alder på 276 ± 11 Ma (Tabel 1), hvilket begrænser afslutningen af den magmatiske aktivitet til det kunguriske stadium i det nedre øvre Perm. Figuren blev digitaliseret fra offentlige grundkort over Sydamerika og Argentina (http://www.ign.gob.ar/AreaServicios/DescargasGratuitas/MapaMudos) og redigeret med softwaren Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Trods det faktum, at zirkoner er ret sjældne i ultrapotasiske vulkanske bjergarter, er der blevet gjort flere forsøg med henblik på at indsamle zirkonkrystaller til radiometrisk datering. Ved en af de vellykkede lejligheder blev en prøve på 5 kg fra lavastrømmen fra toppen af sekvensen (Fig. 1b,c) behandlet, og to zirkonkrystaller blev udskilt med henblik på isotopanalyse. Vi opnåede en alder på 276 ± 11 Ma, hvilket gør det muligt at placere toppen af den vulkanske sekvens fra Cerro El Centinela i det kunguriske stadie af det nedre øvre Perm (Fig. 1c og Tabel 1). Ved bunden af sekvensen blev der gjort mindst fem forsøg på at søge efter zirkoner, som viste sig at være forgæves. På trods af dette vil vi fortsætte med at forsøge.
Alle prøver udviste samme opførsel under den progressive termiske demagnetisering. De var stabile under de tidlige opvarmningstrin og begyndte at afmagnetisere mellem 600 °C og 680 °C med et gradvist kvasi-lineært eller abrupt fald mod oprindelsen2 (Fig. 2a). Alle undersøgte bjergarter bærer en omvendt karakteristisk remanent magnetisering (ChRM) med positive (nedadgående) hældninger (Fig. 2a,b; Tabel 2) og god inden for lokaliteten retningsmæssig konsistens (α95 < 15° og k > 20), med undtagelse af lokaliteterne CC1, CC2, CC4 og CC23, som ikke blev anvendt til yderligere statistisk analyse. I henhold til vores aldersbestemmelser blev denne magnetisering erhvervet under den omvendte superkroniske Kiaman. ChRM er båret af hæmatitproduktet fra oxidation af magnetit under afkøling af rækkefølgen3 , hvilket tyder på en alder af magnetiseringen samtidig med afkøling af rækkefølgen. Gennemsnittet af ChRM baseret på 40 accepterede lokaliteter (fig. 2b, tabel 2) er: Decl. = 150,7°, Incl. = 55,9°, α95 = 3,6° og k = 39,6.
Thermal afmagnetiseringsadfærd og karakteristiske remanensretninger for Cerro El Centinela. (a) Termiske afmagnetiseringsresultater for udvalgte prøver fra basen (CC1112b) og toppen (CC2542b) af sekvensen fra Cerro El Centinela-vulkansten, repræsenteret som Zijderveld-diagrammer2, kartesisk afmagnetiseringskurve og stereografisk projektion af lige store områder af partielle remanensretninger (i geografiske koordinater). (b) Gennemsnitlige stedskarakteristiske remanensretninger for Population 1 (bunden af sekvensen, blå cirkler) og Population 2 (toppen af sekvensen, granatcirkler) (i projektion med lige store områder) med de respektive medier (røde cirkler). Se også tabel 2. Stjernen angiver den aksiale dipolfeltretning. Denne figur-base blev genereret med softwaren Remasoft 3.0. (https://www.agico.com/text/software/remasoft/remasoft.php) og redigeret med Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Det er muligt at underopdele ChRM-retningerne i to forskellige populationer. Den stratigrafiske grænse mellem de to populationer er placeret i den øverste del af sekvensen, hvor det første tuflag dukker op ca. 100 m over bunden (lokaliteter CC13a; CC17; Tabel 2; Fig. 1b og 2). Den gennemsnitlige in situ-retning for population 1 er: N = 25, Decl. = 142,7°, Incl. = 62,6°, α95 = 3,0° og k = 92,4 (blå cirkler i fig. 2b) og for population 2 er: N = 15, Decl. = 159,2°, Incl. = 43,9°, α95 = 3,3° og k = 139,1 (granatcirkler i fig. 2b). Storcirkelafstanden på 21° for begge retninger gør dem statistisk set adskilte4 , hvilket indikerer, at der var tilstrækkelig lang tid mellem de to populationer til at beregne et gennemsnit af den sekulære variation. Desuden er den interne konsistens for hvert sted meget høj med alpha 95 under 10° (se tabel 2), men den er ikke den samme mellem de forskellige steder, hvilket også viser, at der er gået tilstrækkelig lang tid mellem de enkelte vulkanske hændelser. Langs den stratigrafiske sekvens (fig. 1b) er der blevet beregnet to palæomagnetiske poler af høj kvalitet ved at beregne gennemsnittet af de virtuelle geomagnetiske poler (VGP), der repræsenterer hvert sted (fig. 2b). De er El Centinela I palæomagnetiske poler (PP): N = 25, Lat.: 060,8°S; Long: 356,6°Ø, A95 = 4,5° og El Centinela II PP: N = 15, Lat.: 69,2°S; Long: 048,2°Ø, A95 = 3,5° (Fig. 3; Tabel 2).
Position af de palæomagnetiske poler El Centinela I og El Centinela II på den senpalæozoiske tilsyneladende polar vandringsbane (APWP) for Sydamerika5,6. Denne figur-base blev genereret med softwaren GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) og redigeret med Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Både PP’er har god overensstemmelse med samtidige palæomagnetiske poler fra andre regioner af den sydvestlige Gondwana-margin5,6 (fig. 1a og 3) med aldre, der er bundet mellem det tidlige Perm (Tunas I PP7, med 295.5 ± 8,0 Ma8) og det tidlige senperm (Tunas II PP9, med 280,8 ± 1,9 Ma10), henholdsvis Rio Curaco11 og San Roberto11 PP’erne, Sierra Chica (a)12,13 PP og Punta Sierra PP14. El Centinela I og II PP’erne er blevet beregnet i vulkanske bjergarter, og desuden er disse poler ikke de eneste PP’er, der er baseret på vulkanske bjergarter i Sydamerika. Sierra Chica (a) PP12 blev også bestemt i vulkanske bjergarter, der tilhører den vulkanske provins Choiyoi1 , hvilket er helt sammenfaldende med alderen og placeringen af El Centinela I. Nogle år senere er der blevet offentliggjort en anden palæomagnetisk pol for Sierra Chica (b) PP15. Selv om det, da det blev udført på de samme opgravninger, anvendelsen af en fejlagtig strukturel korrektion og alderstolkning af disse data15 dislocerede denne PP-position13.
Hver af El Centinela’s poler repræsenterer en betydelig stratigrafisk tykkelse på mere end 50 m (Fig. 1b). På grund af den stratigrafiske adskillelse og fordi aldersforskellen mellem El Centinela I (dateret fra den samtidige Tunas I PP)7,8 og El Centinela II PP’er er ca. 15 Ma, kan deklineringsforskellen derfor ikke tilskrives sekulær variation. I stedet kan forskellen i deklinationerne tilskrives tilsyneladende polar vandring (Fig. 3).
Forsekomsten af disse to palæopolære positioner i den samme sammenhængende og ikke-deformerede vulkanske stratigrafiske sekvens gør dette sted måske til det bedste eksempel i verden for studiet af Gondwanas palæogeografi i det sene palæozoikum. Med disse poler er det muligt præcist at spore APWP for Sydamerika i slutningen af Palæozoikum og Trias og visualisere pladens bevægelser og den skorperelaterede deformation, der er forbundet med dem på APWP’s bøjninger5,6 (fig. 3). Kontinenternes forskydning i forhold til den geografiske sydpol viser overgangen fra et Pangea B16 under Karbon-Perm/Øvre Perm (Fig. 4) til et Pangea A på grænsen mellem Perm og Trias6.
Paleogeografisk rekonstruktion af Gondwana under Karbon-Perm, baseret på El Centinela I PP og for det øvre Perm baseret på El Centinela II PP. Kontinenterne og palæopoler blev roteret uafhængigt af hinanden for hvert tidsafsnit6. Laurentia-rekonstruktionen blev udført med poler fra magmatiske og fladningskorrigerede bjergarter, udvalgt fra den laurentiske database6. Denne figur-base blev genereret med softwaren GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) og redigeret med Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).