Olivine-hornblende-lamprophyre dikes from Quebrada los Sapos, El Teniente, Central Chile (34°S): implications for the temporal geochemical evolution of the Andean subarc mantle
Diques lamprofidicos de olivino-hornblenda de la quebrada los Sapos, El Teniente, Chile central (34°S): implicancias para la evolucion temporal de la geoquimica del manto subarco Andino.
Author
Stern, Charles R.
Floody, Ricardo
Espineira, Domingo
Full text
http://www.andeangeology.cl/index.php/revista1/article/view/V38n1-a0210.5027/andgeoV38n1-a02
Abstract
Mafic Mg-olivine (Fo88)+hornblende lamprophyre dikes, with Ni ~190 ppm and Cr ~390 ppm, cut late Miocene lavas in the Quebrada los Sapos a few kilometers west of the El Teniente Cu-Mo mine. These dikes have petrochemical affinities with other less primitive, Pliocene (2.9-3.9 Ma), olivine-free lamprophyres previously described from both within and in the vicinity of El Teniente. The mafic mantle-derived lamprophyre dikes from Quebrada los Sapos have La/Yb ratios of 10-13, higher than the ratios of 4-9 for older Late Miocene El Teniente Mafic Complex olivine basalts, suggesting a temporal decrease in the percent of partial mantle melting, consistent with the observed decrease in the volume of igneous rocks through time at this latitude, as well as the ultimate cessation of magmatism and >40 km eastward arc migration by the Late Pliocene. Less primitive olivine-free lamprophyres have higher La and lower Yb, resulting in higher La/Yb ratios of 15-44, due to crystal-liquid fractionation involving hornblende, but not plagioclase, the crystallization of which is suppressed by the high H2O contents of the lamprophyres. The lamprophyre dikes, as well as younger (1.8-2.3 Ma) olivine-bearing basaltic-andesite lava flows in the valley of the Cachapoal river, have 87Sr/86Sr=0.7041 to 0.7049, ЄNd=+1.2 to -1.1 and 206Pb/204Pb=18.60 to 18.68, while Middle to Late Miocene (6.5-13.9 Ma) El Teniente Volcanic and Plutonic Complex igneous rocks have lower 87Sr/86Sr=0.7039 to 0.7041 and 206Pb/204Pb=18.56 to 18.59, and higher ЄNd=+1.9 to +3.8, and older Oligocene to Early Miocene (>15 Ma) Abanico or Coya-Machalí Formation volcanic and plutonic rocks in the region have even lower 87Sr/86Sr=0.7033 to 0.7039 and 206Pb/204Pb=18.45 to 18.57, and higher ЄNd=+3.8 to +6.2. The data indicate a significant progressive temporal evolution, between the Oligocene and the Pliocene, to higher 87Sr/86Sr and 206Pb/204Pb, and lower ЄNd for mantle-derived mafic magmas, and by implication their mantle source region. Significantly Sr, Nd and Pb isotopic compositions are independent of SiO2 content for rocks in each age group, which precludes contamination by isotopically heterogeneous Paleozoic and Mesozoic continental crust during evolution of intermediate and silicic rocks from mantle-derived mafic magmas. The Oligocene to Pliocene isotopic evolution of the mantle source of the mafic magmas may be explained by an increase from 1% to 6% in the extent of mantle source region contamination by subducted components, including continental crust tectonically eroded off the continental margin. We attribute this to both decreasing subduction angle and increasing rates of subduction erosion associated with the southward migration of the locus of subduction of the Juan Fernández Ridge. The lamprophyres also imply increased hydration of the mantle below this portion of the arc by the Pliocene, which may have played an important role in producing oxidized volatile-rich magmas and mineralization at El Teniente. Diques de lamprofidos maficos, con fenocristales de olivino magnesicos (Fo88)+hornblendas y contenidos de Ni ~190 ppm y Cr 390 ppm, cortan lavas miocenicas superior en la quebrada los Sapos a escasos kilometros al oeste del deposito de Cu-Mo El Teniente. Estos diques tienen afinidades petroquimicas con otros diques lamprofidicos del Plioceno (2,9-3,9Ma), menos primitivos y sin fenocristales de olivinos, los cuales han sido descritos tanto dentro como alrededor de El Teniente. Estos diques de lamprofidos maficos en la quebrada los Sapos, derivados del manto, tienen razones de La/Yb entre 10-13, mas altas que la de los mas antiguos basaltos de olivino (La/Yb entre 4 y 9) del Complejo Mafico El Teniente (CMET), sugerente de un decrecimiento temporal de la fusion parcial del manto, y esto es consistente con el volumen decreciente observado de las rocas igneas en este periodo de tiempo, como tambien con el termino del magmatismo y la migracion hacia >40 km al este del arco magmatico durante el Plioceno. Los lamprofidos menos primitivos, sin olivino, tienen contenidos mas altos de La y menores de Yb, con razones mas altas de La/Yb entre 15-44, debido al fraccionamiento cristal-liquido el cual involucra hornblenda, pero no plagioclasa. La cristalizacion de la plagioclasa es inhibida por el alto contenido de H2O de los lamprofidos. Los lamprofidos y los flujos mas jovenes, del Plioceno (1,8-2,3 Ma), de lavas andesiticas-basalticas con olivino del valle del rio Cachapoal tienen razones de 87Sr/86Sr entre 0,7041 y 0,7049, ENd entre +1,2 y -1,1 y de 206Pb/204Pb entre 18,60 a 18,68, mientras que las rocas igneas del Mioceno Medio a Superior (6,5-13,9 Ma) del Complejo Volcanico y Plutonico de El Teniente tienen razones mas bajas de 87Sr/86Sr=0,7039 a 0,7041 y de 206Pb/204Pb=18,56 a 18,59, y mas altas de ENd= +1,9 y +3,8. Las rocas volcanicas y plutonicas del Oligoceno al Mioceno Inferior (>15 Ma) de la Formacion Abanico o Coya-Machali en la region tienen razones aun mas bajas de 87Sr/86Sr entre 0,7033 a 0,7039 y de 206Pb/204Pb entre 18,45 a 18,57, y ENd aun mas alto entre +3,8 y +6,2. La informacion isotopica indica una evolucion temporal entre el Oligoceno y el Plioceno hacia razones mas altas de 87Sr/86Sr y 206Pb/204Pb, y valores de ENd mas bajos para los magmas maficos derivados del manto y, por lo tanto, de su fuente en el manto. Notablemente las razones isotopicas de Sr, Nd y Pb son independientes del contenido de SiO2 de las rocas de cada edad, lo que excluye contaminacion por la corteza continental del Paleozoico y Mesozoico, la cual es isotopicamente heterogenea, durante la evolucion de las rocas intermedias a acidas generadas por los magmas maficos derivados del manto. La evolucion isotopica de la fuente de magmas maficos en el manto durante el Oligoceno al Plioceno puede ser explicada por el aumento de 1% a 6% de contaminacion en la region fuente de manto por material subductado, incluyendo corteza continental erosionado del margen continental. Atribuimos esto tanto a la disminucion del angulo de subduccion como al aumento de las tasas de erosion por subduccion asociada a la migracion hacia el sur del centro de la subduccion de la Dorsal Juan Fernandez. La presencia de lamprofidos tambien implica un aumento de la hidratacion del manto bajo esta zona del arco durante el Plioceno. Esta hidratacion del manto podria haber jugado un rol importante en la produccion de magmas ricos en volatiles y oxidados, y mineralizacion en El Teniente.