Les roches volcaniques du Cerro El Centinela (36°39′S-67°20′W ; Fig. 1a) font partie de la suite shoshonitique du groupe Choiyoi (Permien-Trias) dans la province de La Pampa1. Ils consistent en une séquence volcanique continue de coulées de lave qui se dégradent en brèches volcaniques, interstratifiées avec des roches pyroclastiques (Fig. 1b). L’ensemble présente une attitude homoclinale qui passe de Az : 296° à 170°/15°-20° à la base à 175° à 152°/17°-15° au sommet de la séquence (plan de litage : strike, 0°-360°, et dip 90° dans le sens des aiguilles d’une montre, à partir du strike donné, 0°-90°). Les variations de direction et de pendage qui se produisent entre les différentes coulées doivent nécessairement être d’origine primaire et sont liées à la paléotopographie du milieu de dépôt. Si ces variations étaient d’origine tectonique, l’ensemble du corps volcanique aurait dû être incliné en un seul bloc et non individuellement comme on l’observe sur le terrain. Par conséquent, la déformation tectonique post permienne peut être exclue et les directions paléomagnétiques identifiées considérées comme étant enregistrées in situ.
Localisation et distribution stratigraphique des sites paléomagnétiques et âge U-Pb du sommet du Cerro El Centinela. (a) Le Cerro El Centinela est exposé dans le nord-ouest de la province de La Pampa, en Argentine, dans le cadre de la ceinture des Gondwanides21, et d’autres endroits avec des études paléomagnétiques dans les environs (cercles). (b) 44 sites au total ont été échantillonnés de la base au sommet du Cerro El Centinela (voir aussi le tableau 2) à deux reprises : respectivement en 1986 (a dans le tableau 2) et en 2009. Toutes les données ont été analysées ensemble. La limite stratigraphique entre les deux populations est indiquée dans la partie supérieure de la séquence (Site CC13a ; CC17 respectivement). (c) Tracé U-Pb Tera-Wasserburg montrant un âge concordia de 276 ± 11 Ma (Tableau 1), qui contraint la fin de l’activité magmatique au stade Kungurien dans le Permien supérieur inférieur. Cette figure a été numérisée à partir de basemaps du domaine public de l’Amérique du Sud et de l’Argentine (http://www.ign.gob.ar/AreaServicios/DescargasGratuitas/MapaMudos) et éditée avec le logiciel Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Malgré le fait que les zircons sont plutôt rares dans les roches volcaniques ultra potassiques, plusieurs tentatives ont été entreprises afin de collecter des cristaux de zircon pour la datation radiométrique. Dans l’une des occasions réussies, un échantillon de 5 kg provenant de la coulée de lave du sommet de la séquence (Fig. 1b,c) a été traité et deux cristaux de zircon ont été séparés pour une analyse isotopique. Nous avons obtenu un âge de 276 ± 11 Ma, ce qui permet de placer le sommet de la séquence volcanique du Cerro El Centinela dans l’étage kungurien du Permien supérieur inférieur (Fig. 1c et Tableau 1). A la base de la séquence, au moins cinq tentatives de recherche de zircons se sont avérées infructueuses. Malgré cela, nous continuerons à essayer.
Tous les échantillons ont présenté un comportement similaire pendant la démagnétisation thermique progressive. Ils étaient stables pendant les premières étapes de chauffage et ont commencé à se démagnétiser entre 600 °C et 680 °C avec une décroissance progressive quasi-linéaire ou abrupte vers l’origine2 (Fig. 2a). Toutes les roches étudiées présentent une aimantation rémanente caractéristique inversée (ChRM), avec des inclinaisons positives (vers le bas) (Fig. 2a,b ; Tableau 2) et une bonne cohérence directionnelle au sein du site (α95 < 15° et k > 20), à l’exception des sites CC1, CC2, CC4 et CC23 qui n’ont pas été utilisés pour une analyse statistique plus poussée. D’après nos déterminations d’âge, cette aimantation a été acquise pendant le superchronisme inverse de Kiaman. Le ChRM est porté par l’hématite produit de l’oxydation de la magnétite pendant le refroidissement de la séquence3 suggérant un âge de l’aimantation coévalent avec le refroidissement de la succession. La moyenne du ChRM basée sur 40 sites acceptés (Fig. 2b, Tableau 2) est : Décl. = 150,7°, Incl. = 55,9°, α95 = 3,6° et k = 39,6.
Comportement de démagnétisation thermique et directions de rémanence caractéristiques du Cerro El Centinela. (a) Résultats de la démagnétisation thermique pour des spécimens sélectionnés de la base (CC1112b) et du sommet (CC2542b) de la séquence des roches volcaniques du Cerro El Centinela, représentés sous forme de diagrammes de Zijderveld2, de courbe cartésienne de démagnétisation et de projection stéréographique à aire égale des directions de rémanence partielle (en coordonnées géographiques). (b) Directions moyennes de rémanence caractéristiques du site de la population 1 (base de la séquence, cercles bleus) et de la population 2 (sommet de la séquence, cercles grenats) (en projection à surface égale) avec les milieux respectifs (cercles rouges). Voir aussi le tableau 2. L’étoile indique la direction du champ dipôle axial. Cette figure-base a été générée avec le logiciel Remasoft 3.0. (https://www.agico.com/text/software/remasoft/remasoft.php) et éditée avec Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Il est possible de subdiviser les directions de l’aimantation rémanente caractéristique en deux populations différentes. La limite stratigraphique entre les deux populations est située dans la partie supérieure de la séquence où la première couche de tuf apparaît à environ 100 m au-dessus de la base (sites CC13a ; CC17 ; tableau 2 ; Figs 1b et 2). La direction moyenne in situ de la population 1, est : N = 25, Décl. = 142,7°, Incl. = 62,6°, α95 = 3,0° et k = 92,4 (cercles bleus sur la Fig. 2b) et pour la population 2, est de : N = 15, Décl. = 159,2°, Incl. = 43,9°, α95 = 3,3° et k = 139,1 (cercles grenats dans la Fig. 2b). La distance de grand cercle de 21° des deux directions les rend statistiquement distinctes4, ce qui indique qu’il y a eu suffisamment de temps entre les deux populations pour que la variation séculaire soit moyenne. De plus, la cohérence interne de chaque site est très élevée avec alpha 95 inférieur à 10° (voir tableau 2) mais elle n’est pas la même entre les différents sites, ce qui démontre également qu’il y a eu suffisamment de temps entre les événements volcaniques individuels. Le long de la séquence stratigraphique (Fig. 1b), deux pôles paléomagnétiques de haute qualité ont été calculés en faisant la moyenne des pôles géomagnétiques virtuels (VGP) représentant chaque site (Fig. 2b). Il s’agit du pôle paléomagnétique El Centinela I (PP) : N = 25, Lat. : 060.8°S ; Long : 356.6°E, A95 = 4.5° et El Centinela II PP : N = 15, Lat. : 69.2°S ; Long : 048,2°E, A95 = 3,5° (Fig. 3 ; Tableau 2).
Position des pôles paléomagnétiques El Centinela I et El Centinela II sur le chemin d’errance polaire apparent (APWP) du Paléozoïque supérieur pour l’Amérique du Sud5,6. Cette figure-base a été générée avec le logiciel GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) et éditée avec Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Les deux PP présentent une bonne cohérence avec les pôles paléomagnétiques coéternels d’autres régions de la marge sud-ouest du Gondwana5,6 (Figs 1a et 3) avec des âges liés entre le Permien précoce (Tunas I PP7, avec 295.5 ± 8,0 Ma8) et le début du Permien tardif (Tunas II PP9, avec 280,8 ± 1,9 Ma10), les PP Rio Curaco11 et San Roberto11, respectivement, le PP Sierra Chica (a)12,13 et le PP Punta Sierra14. Les PP d’El Centinela I et II ont été calculés dans des roches volcaniques, et de plus ces pôles ne sont pas les seuls PP basés sur des roches volcaniques d’Amérique du Sud. Le PP12 de Sierra Chica (a) a également été déterminé dans des roches volcaniques appartenant à la province volcanique de Choiyoi1, ce qui coïncide parfaitement avec l’âge et la position d’El Centinela I. Quelques années plus tard, un pôle paléomagnétique différent a été publié pour Sierra Chica (b) PP15. Bien que lorsqu’il a été réalisé sur les mêmes affleurements, l’application d’une correction structurale erronée et l’interprétation de l’âge de ces données15 ont disloqué cette position PP13.
Chacun des pôles d’El Centinela représente une épaisseur stratigraphique significative de plus de 50 m (Fig. 1b). Par conséquent, en raison de la séparation stratigraphique et parce que la différence d’âge entre El Centinela I (daté à partir du PP coéval Tunas I)7,8 et El Centinela II est d’environ 15 Ma, la différence de déclinaison ne peut être attribuée à une variation séculaire. Au lieu de cela, la différence des déclinaisons pourrait être attribuée à une apparente errance polaire (Fig. 3).
La présence de ces deux positions paléopolaires dans la même séquence stratigraphique volcanique continue et non déformée fait de cet endroit peut-être le meilleur exemple au monde pour l’étude de la paléogéographie du Gondwana au cours du Paléozoïque supérieur. Grâce à ces pôles, il est possible de suivre avec précision l’APWP pour l’Amérique du Sud au Paléozoïque supérieur et au Trias et de visualiser les mouvements de la plaque et la déformation de la croûte qui leur est associée sur les inflexions de l’APWP5,6 (Fig. 3). Le déplacement des continents par rapport au pôle Sud géographique montre la transition d’une Pangée B16 pendant le Carbonifère-Permien/Supérieur Permien (Fig. 4), à une Pangée A à la limite Permien-Trias6.
Reconstruction paléogéographique du Gondwana au cours du Carbonifère-Permien, basée sur le PP El Centinela I et pour le Permien supérieur sur le PP El Centinela II. Les continents et les paléopôles ont été tournés indépendamment pour chaque tranche de temps6. La reconstruction de la Laurentia a été effectuée avec des pôles provenant de roches ignées et corrigées pour l’aplatissement, sélectionnées dans la base de données des Laurentides6. Cette figure-base a été générée avec le logiciel GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) et éditée avec Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
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