Le rocce vulcaniche del Cerro El Centinela (36°39′S-67°20′W; Fig. 1a) fanno parte della suite shoshonitica del Gruppo Choiyoi (Permiano-Triassico) nella provincia di La Pampa1. Sono costituiti da una sequenza vulcanica continua di colate di lava che degradano a brecce vulcaniche, interbedite con rocce piroclastiche (Fig. 1b). L’insieme ha un atteggiamento omoclinale che cambia da Az: 296° a 170°/15°-20° alla base a 175° a 152°/17°-15° alla sommità della sequenza (bedding plane: strike, 0°-360°, e dip 90° in senso orario, da strike dato, 0°-90°). Le variazioni di strike e dip che si verificano tra i diversi flussi devono necessariamente essere di origine primaria e sono legate alla paleotopografia dell’ambiente deposizionale. Se queste variazioni fossero di origine tettonica, l’intero corpo vulcanico dovrebbe essere stato inclinato come un unico blocco e non individualmente come si osserva sul campo. Pertanto la deformazione tettonica post-permiana può essere esclusa e le direzioni paleomagnetiche identificate considerate come registrate in situ.
Posizione e distribuzione stratigrafica dei siti paleomagnetici ed età U-Pb della cima del Cerro El Centinela. (a) Il Cerro El Centinela è esposto nel nord-ovest della provincia di La Pampa, Argentina, come parte della cintura dei Gondwanidi21, e altre località con studi paleomagnetici nei dintorni (cerchi). (b) 44 siti in totale sono stati campionati dalla base alla cima del Cerro El Centinela (vedi anche Tabella 2) due volte: durante il 1986 (a in Tabella 2) e il 2009 rispettivamente. Tutti i dati sono stati analizzati insieme. Il confine stratigrafico tra le due popolazioni è indicato nella parte superiore della sequenza (Sito CC13a; CC17 rispettivamente). (c) Trama U-Pb Tera-Wasserburg che mostra un’età concordia di 276 ± 11 Ma (Tabella 1), che vincola la fine dell’attività magmatica allo stadio Kunguriano nel Permiano superiore inferiore. Questa figura è stata digitalizzata da mappe di base di dominio pubblico del Sud America e dell’Argentina (http://www.ign.gob.ar/AreaServicios/DescargasGratuitas/MapaMudos) e modificata con il software Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Nonostante il fatto che gli zirconi siano piuttosto rari nelle rocce vulcaniche ultra potassiche, sono stati fatti diversi tentativi per raccogliere cristalli di zircone per la datazione radiometrica. In una delle occasioni di successo, un campione di 5 kg dal flusso di lava dalla parte superiore della sequenza (Fig. 1b,c) è stato trattato e due cristalli di zircone sono stati separati per l’analisi isotopica. Abbiamo ottenuto un’età di 276 ± 11 Ma, che permette di collocare la cima della sequenza vulcanica del Cerro El Centinela nella fase Kunguriana del Permiano superiore inferiore (Fig. 1c e Tabella 1). Alla base della sequenza sono stati fatti almeno cinque tentativi di ricerca di zirconi che non hanno avuto successo. Nonostante questo, continueremo a provare.
Tutti i campioni hanno mostrato un comportamento simile durante la smagnetizzazione termica progressiva. Erano stabili durante le prime fasi di riscaldamento e hanno iniziato a smagnetizzarsi tra 600 °C e 680 °C con un graduale decadimento quasi lineare o brusco verso l’origine2 (Fig. 2a). Tutte le rocce studiate presentano una magnetizzazione rimanente caratteristica invertita (ChRM), con inclinazioni positive (verso il basso) (Fig. 2a,b; Tabella 2) e una buona coerenza direzionale all’interno del sito (α95 < 15° e k > 20), ad eccezione dei siti CC1, CC2, CC4 e CC23 che non sono stati utilizzati per ulteriori analisi statistiche. Secondo le nostre determinazioni dell’età, questa magnetizzazione è stata acquisita durante il supercronismo inverso di Kiaman. Il ChRM è trasportato dall’ematite, prodotto dell’ossidazione della magnetite durante il raffreddamento della sequenza3 , suggerendo un’età della magnetizzazione coeva al raffreddamento della successione. La media del ChRM basata su 40 siti accettati (Fig. 2b, Tabella 2) è: Decl. = 150,7°, Incl. = 55,9°, α95 = 3,6° e k = 39,6.
Comportamento della smagnetizzazione termica e direzioni caratteristiche della rimanenza del Cerro El Centinela. (a) Risultati della smagnetizzazione termica per campioni selezionati della base (CC1112b) e della cima (CC2542b) della sequenza delle rocce vulcaniche del Cerro El Centinela, rappresentati come diagrammi di Zijderveld2, curva di smagnetizzazione cartesiana e proiezione stereografica ad area uguale delle direzioni di rimanenza parziale (in coordinate geografiche). (b) Direzioni di rimanenza medie caratteristiche del sito della Popolazione 1 (base della sequenza, cerchi blu) e della Popolazione 2 (cima della sequenza, cerchi granati) (in proiezione di area uguale) con i rispettivi medi (cerchi rossi). Vedi anche la Tabella 2. La stella indica la direzione del campo di dipolo assiale. Questa figura-base è stata generata con il software Remasoft 3.0. (https://www.agico.com/text/software/remasoft/remasoft.php) e modificata con Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
È possibile suddividere le direzioni ChRM in due popolazioni diverse. Il confine stratigrafico tra le due popolazioni si trova nella parte superiore della sequenza, dove il primo strato di tufo appare a circa 100 m sopra la base (Siti CC13a; CC17; Tabella 2; Figure 1b e 2). La direzione media in situ della popolazione 1, è: N = 25, Decl. = 142,7°, Incl. = 62,6°, α95 = 3,0° e k = 92,4 (cerchi blu in Fig. 2b) e per la popolazione 2, è: N = 15, Decl. = 159,2°, Incl. = 43,9°, α95 = 3,3° e k = 139,1 (cerchi granata in Fig. 2b). La distanza del grande cerchio di 21° di entrambe le direzioni le rende statisticamente distinte4, indicando che c’è stato abbastanza tempo tra le due popolazioni per mediare la variazione secolare. Inoltre, la coerenza interna di ogni sito è molto alta con alpha 95 inferiore a 10° (vedi Tabella 2) ma non è la stessa tra siti diversi, dimostrando anche che è passato abbastanza tempo tra i singoli eventi vulcanici. Lungo la sequenza stratigrafica (Fig. 1b), due poli paleomagnetici di alta qualità sono stati calcolati facendo la media dei poli geomagnetici virtuali (VGP) che rappresentano ogni sito (Fig. 2b). Essi sono El Centinela I Paleomagnetic Pole (PP): N = 25, Lat.: 060.8°S; Long: 356.6°E, A95 = 4.5° e El Centinela II PP: N = 15, Lat.: 69.2°S; Long: 048.2°E, A95 = 3.5° (Fig. 3; Tabella 2).
Posizione dei poli paleomagnetici El Centinela I e El Centinela II sul percorso dell’erranza polare apparente del tardo Paleozoico (APWP) per il Sud America5,6. Questa figura-base è stata generata con il software GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) e modificata con Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Entrambi i PP hanno una buona coerenza con i poli paleomagnetici coevi di altre regioni del margine sudoccidentale del Gondwana5,6 (Figg. 1a e 3) con età legate tra il Permiano superiore (Tunas I PP7, con 295.5 ± 8.0 Ma8) e l’inizio del Permiano Tardo (Tunas II PP9, con 280.8 ± 1.9 Ma10), Rio Curaco11 e San Roberto11 PPs, rispettivamente, Sierra Chica (a)12,13 PP e Punta Sierra PP14. I PP di El Centinela I e II sono stati calcolati in rocce vulcaniche, e inoltre questi poli non sono gli unici PP basati su rocce vulcaniche del Sud America. Il Sierra Chica (a) PP12 è stato determinato anche in rocce vulcaniche appartenenti alla provincia vulcanica Choiyoi1, che coincide pienamente con l’età e la posizione di El Centinela I. Alcuni anni dopo, un diverso polo paleomagnetico è stato pubblicato per Sierra Chica (b) PP15. Anche se quando è stato eseguito sugli stessi affioramenti, l’applicazione di un’errata correzione strutturale e l’interpretazione dell’età di questi dati15 ha dislocato questa posizione del PP13.
Ognuno dei poli di El Centinela rappresenta uno spessore stratigrafico significativo di più di 50 m (Fig. 1b). Pertanto, a causa della separazione stratigrafica e a causa della differenza di età tra El Centinela I (datato dal coevo Tunas I PP)7,8 e El Centinela II PP è di circa 15 Ma, la differenza di declinazione non può essere attribuita alla variazione secolare. Invece la differenza nelle declinazioni potrebbe essere attribuita all’apparente vagabondaggio polare (Fig. 3).
La presenza di queste due posizioni paleopolari nella stessa sequenza stratigrafica vulcanica continua e non deformata rende questa località forse il miglior esempio al mondo per lo studio della paleogeografia del Gondwana durante il tardo Paleozoico. Con questi poli è possibile tracciare con precisione l’APWP per il Sud America durante il tardo Paleozoico e il Triassico e visualizzare i movimenti della placca e la deformazione della crosta ad essi associata sulle inflessioni dell’APWP5,6 (Fig. 3). Lo spostamento dei continenti rispetto al Polo Sud geografico mostra la transizione da una Pangea B16 durante il Carbonifero-Permiano/Permiano superiore (Fig. 4), ad una Pangea A nel confine Permiano-Triassico6.
Ricostruzione paleogeografica di Gondwana durante il Carbonifero-Permiano, basata su El Centinela I PP e per il Permiano superiore basata su El Centinela II PP. I continenti e i paleopoli sono stati ruotati indipendentemente per ogni fetta di tempo6. La ricostruzione della Laurentia è stata eseguita con i poli delle rocce ignee e corrette per l’appiattimento, selezionate dal database Laurenziano6. Questa figura-base è stata generata con il software GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) e modificata con Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).