Skały wulkaniczne Cerro El Centinela (36°39′S-67°20′W; Fig. 1a) są częścią zestawu shoshonitowego grupy Choiyoi (permsko-triasowej) w prowincji La Pampa1. Składają się one z ciągłej sekwencji wulkanicznej złożonej z przepływów lawowych, które ulegają degradacji do brekcji wulkanicznych, przeplatanych skałami piroklastycznymi (Fig. 1b). Zestaw posiada homoklinalne nastawienie, które zmienia się od Az: 296° do 170°/15°-20° u podstawy do 175° do 152°/17°-15° w górnej części sekwencji (bedding plane: strike, 0°-360°, and dip 90° clockwise, from given strike, 0°-90°). Różnice w nachyleniu i zanurzeniu występujące pomiędzy poszczególnymi przepływami muszą być pochodzenia pierwotnego i są związane z paleotopografią środowiska depozycyjnego. Gdyby zmiany te były pochodzenia tektonicznego, cały korpus wulkaniczny powinien być przechylony jako pojedynczy blok, a nie indywidualnie, jak to obserwuje się w terenie. Dlatego można wykluczyć post permską deformację tektoniczną, a zidentyfikowane kierunki paleomagnetyczne uznać za zarejestrowane in situ.
Lokalizacja i rozkład stratygraficzny stanowisk paleomagnetycznych oraz wiek U-Pb górnej części Cerro El Centinela. (a) Cerro El Centinela odsłania się w północno-zachodniej części prowincji La Pampa, Argentyna, jako część pasa Gondwanidów21, a inne miejsca z badaniami paleomagnetycznymi w otoczeniu (kółka). (b) Z 44 stanowisk pobrano próbki od podstawy do szczytu Cerro El Centinela (patrz też Tabela 2) dwukrotnie: odpowiednio w 1986 (a w Tabeli 2) i 2009 roku. Wszystkie dane analizowano łącznie. Granica stratygraficzna pomiędzy obiema populacjami zaznaczona jest w górnej części sekwencji (odpowiednio stanowiska CC13a; CC17). (c) U-Pb Tera-Wasserburg plot showing a concordia age of 276 ± 11 Ma (Table 1), which constrains the ending of the magmatic activity to the Kungurian stage in the lower Upper Permian. Rysunek ten został zdigitalizowany z ogólnodostępnych map bazowych Ameryki Południowej i Argentyny (http://www.ign.gob.ar/AreaServicios/DescargasGratuitas/MapaMudos) i zredagowany za pomocą programu Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Mimo, że cyrkony są raczej rzadkie w ultra-potasowych skałach wulkanicznych, podjęto kilka prób zebrania kryształów cyrkonu do datowania radiometrycznego. Jedną z udanych prób była próba 5 kg z przepływu lawy z górnej części sekwencji (Fig. 1b,c), w której do analizy izotopowej wydzielono dwa kryształy cyrkonu. Uzyskano wiek 276 ± 11 Ma, co pozwala umieścić górną część sekwencji wulkanicznej Cerro El Centinela w stadium kungurskim dolnego górnego permu (Fig. 1c i Tab. 1). U podstawy sekwencji podjęto co najmniej pięć prób poszukiwania cyrkonów, które okazały się nieskuteczne. Mimo to będziemy próbować dalej.
Wszystkie próbki wykazywały podobne zachowanie podczas progresywnej demagnetyzacji termicznej. Były one stabilne podczas wczesnych etapów ogrzewania i zaczęły się rozmagnesowywać pomiędzy 600 °C a 680 °C ze stopniowym quasi-liniowym lub gwałtownym zanikiem w kierunku źródła2 (Rys. 2a). Wszystkie badane skały wykazują odwróconą charakterystyczną magnetyzację remanentną (ChRM), z dodatnimi (w dół) inklinacjami (Fig. 2a,b; Tabela 2) i dobrą spójnością kierunkową w obrębie stanowisk (α95 < 15° i k > 20), z wyjątkiem stanowisk CC1, CC2, CC4 i CC23, które nie zostały wykorzystane do dalszej analizy statystycznej. Zgodnie z naszymi oznaczeniami wieku, to namagnesowanie zostało nabyte podczas superchronu wstecznego Kiaman. ChRM jest niesiony przez hematyt będący produktem utleniania magnetytu podczas chłodzenia sekwencji3 , co sugeruje wiek namagnesowania współbieżny z chłodzeniem sukcesji. Średnia ChRM na podstawie 40 zaakceptowanych stanowisk (Fig. 2b, Tab. 2) wynosi: Decl. = 150,7°, Incl. = 55,9°, α95 = 3,6° i k = 39,6.
Zachowanie demagnetyzacji termicznej i charakterystyczne kierunki remanencji Cerro El Centinela. (a) Wyniki demagnetyzacji termicznej dla wybranych okazów podstawy (CC1112b) i wierzchołka (CC2542b) sekwencji ze skał wulkanicznych Cerro El Centinela, przedstawione jako diagramy Zijdervelda2, kartezjańska krzywa demagnetyzacji i równopolowa projekcja stereograficzna kierunków remanencji cząstkowej (we współrzędnych geograficznych). (b) Średnie kierunki remanencji charakterystyczne dla Populacji 1 (podstawa sekwencji, niebieskie kółka) i Populacji 2 (góra sekwencji, granatowe kółka) (w projekcji na równy obszar) z odpowiednimi nośnikami (czerwone kółka). Patrz też Tabela 2. Gwiazda wskazuje kierunek osiowego pola dipolowego. Baza figur została wygenerowana przy pomocy programu Remasoft 3.0. (https://www.agico.com/text/software/remasoft/remasoft.php) i edytowana za pomocą Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Możliwy jest podział kierunków ChRM na dwie różne populacje. Granica stratygraficzna pomiędzy obiema populacjami znajduje się w górnej części sekwencji, gdzie pierwsza warstwa tufu pojawia się około 100 m powyżej podstawy (stanowiska CC13a; CC17; tab. 2; ryc. 1b i 2). Średni kierunek in situ populacji 1, to: N = 25, Decl. = 142,7°, Incl. = 62,6°, α95 = 3,0° i k = 92,4 (niebieskie kółka na ryc. 2b), a dla populacji 2, to: N = 15, Decl. = 159,2°, Incl. = 43,9°, α95 = 3,3° i k = 139,1 (granatowe okręgi na ryc. 2b). Odległość wielkiego koła wynosząca 21° dla obu kierunków czyni je statystycznie rozbieżnymi4, wskazując, że między tymi dwoma populacjami było wystarczająco dużo czasu, aby uśrednić zmienność sekularną. Co więcej, spójność wewnętrzna każdego stanowiska jest bardzo wysoka z alfa 95 niższym niż 10° (patrz Tabela 2), ale nie jest taka sama pomiędzy różnymi stanowiskami, co również dowodzi, że pomiędzy poszczególnymi zdarzeniami wulkanicznymi upłynęło wystarczająco dużo czasu. Wzdłuż sekwencji stratygraficznej (Fig. 1b), dwa wysokiej jakości bieguny paleomagnetyczne zostały obliczone poprzez uśrednienie wirtualnych biegunów geomagnetycznych (VGP) reprezentujących każde stanowisko (Fig. 2b). Są to El Centinela I Paleomagnetic Pole (PP): N = 25, szerokość geograficzna: 060.8°S; długość geograficzna: 356.6°E, A95 = 4.5° oraz El Centinela II PP: N = 15, Lat.: 69.2°S; Dł.: 048,2°E, A95 = 3,5° (Fig. 3; Tabela 2).
Położenie biegunów paleomagnetycznych El Centinela I i El Centinela II na późnopaleozoicznej ścieżce pozornej wędrówki polarnej (APWP) dla Ameryki Południowej5,6. Ta baza figur została wygenerowana przy pomocy oprogramowania GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) i zredagowana przy pomocy Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
Oba PP mają dobrą spójność z koevalnymi biegunami paleomagnetycznymi z innych regionów południowo-zachodniego marginesu Gondwany5,6 (Fig. 1a i 3) z wiekami związanymi pomiędzy wczesnym permem (Tunas I PP7, z 295.5 ± 8.0 Ma8) i wczesnym późnym permem (Tunas II PP9, 280.8 ± 1.9 Ma10), odpowiednio Rio Curaco11 i San Roberto11 PPs, Sierra Chica (a)12,13 PP i Punta Sierra PP14. PP El Centinela I i II zostały obliczone w skałach wulkanicznych, a ponadto bieguny te nie są jedynymi PP opartymi na skałach wulkanicznych Ameryki Południowej. W skałach wulkanicznych należących do prowincji wulkanicznej Choiyoi1 wyznaczono również PP12 Sierra Chica (a), który w pełni pokrywa się z wiekiem i położeniem El Centinela I. Kilka lat później opublikowano inny biegun paleomagnetyczny dla Sierra Chica (b) PP15. Wprawdzie, gdy wykonano je na tych samych wychodniach, ale zastosowanie błędnej korekty strukturalnej i interpretacji wiekowej tych danych15 spowodowało dyslokację tej pozycji PP13.
Każdy z biegunów El Centinela reprezentuje znaczną miąższość stratygraficzną, przekraczającą 50 m (Fig. 1b). W związku z tym, z powodu separacji stratygraficznej oraz z powodu różnicy wieku pomiędzy El Centinela I (datowana z koeval Tunas I PP)7,8 i El Centinela II PP wynoszącej około 15 Ma, różnica deklinacji nie może być przypisana zmienności sekularnej. Zamiast tego różnica w deklinacjach może być przypisana pozornej wędrówce biegunów (Fig. 3).
Obecność tych dwóch paleopolarnych pozycji w tej samej ciągłej i niezdeformowanej wulkanicznej sekwencji stratygraficznej czyni to miejsce być może najlepszym na świecie przykładem do badania paleogeografii Gondwany podczas późnego paleozoiku. Dzięki tym biegunom możliwe jest precyzyjne śledzenie APWP dla Ameryki Południowej w późnym paleozoiku i triasie oraz wizualizacja ruchów płyt i związanych z nimi deformacji skorupy ziemskiej na przegięciach APWP5,6 (Fig. 3). Przesunięcie kontynentów względem geograficznego bieguna południowego pokazuje przejście od Pangei B16 podczas karbonu-permianu/górnego permu (Fig. 4), do Pangei A na granicy permsko-triasowej6.
Paleogeograficzna rekonstrukcja Gondwany podczas karbonu-permu, na podstawie El Centinela I PP i dla górnego permu na podstawie El Centinela II PP. Kontynenty i paleopole obracane były niezależnie dla każdego wycinka czasu6. Rekonstrukcja Laurentii została wykonana przy użyciu biegunów ze skał iglastych i skorygowanych o spłaszczenie, wybranych z bazy danych Laurentii6. Niniejsza baza rycin została wygenerowana za pomocą programu GMap 2015 (http://www.earthdynamics.org/software/GMAP2015/GMAP.zip) i zredagowana za pomocą programu Inkscape 0.91 (www.inkscape.org).
.