First petrologic data on young volcanic rocks of SW-Bolivia

Summary

33 major element analyses and Rb, Sr, Co, Cu, Ni, Zn, and Zr trace element data of the young volcanic rocks of SW-Bolivia are presented. These widespread volcanics of Cenozoic age which are contemporaneous with those in the adjacent northern Chile can be divided into four sequences: lavas and pyroclastics of the Julaca and Rondal Formations (Miocene), ignimbrites of the Quehua superior Formation (Miocene/Pliocene), ignimbrites of the Ignimbrite Formation (Pliocene to lower Pleistocene), and lavas and pyroclastics of the Strato-volcano Formation (Pleistocene to Holocene).

The lavas of the Strato-volcano Formation are obviously similar in petrochemical respect to the underlying ignimbrites.Rhyodacites anddacites are predominating both among the lavas and the ignimbrites. No realandesite was found among the lavas of the great strato-volcanoes; the most basic type is oflatiandesitic composition. The small variance in major and trace element bulk composition suggests that the ignimbrite and stratovolcano magmas were generated under regional similar physico-chemical constraints. Field, petrographic, and petrochemical data favour an origin of these magmas by melting or partial melting of crustal rocks. No evidence was found that the strato-volcano magmas differentiated from a high-alumina basalt parent magma.

On account of the more acidic composition of the lavas of the SW-Bolivian strato-volcanoes as compared with that of the north-Chilean “Andesite” Formation it is believed that magma generation occurred in higher crustal levels than that of the “Andesite” Formation of northern Chile. The depth of crustal melting beneath the SW-Bolivian altiplano is thought to be in the range of 9 and 26 kilometres. This suggestion is believed to be most consistent with geophysical data according to which the thickness of the crust amounts to 76 km beneath the altiplano.

Zusammenfassung

Die mächtigen und weit ausgedehnten, fast völlig unbekannten känozoischen Vulkanite SW-Boliviens lassen sich in vier Einheiten gliedern:

• a) Laven und pyroklastische Gesteine der Julaca- und Rondal-Formation (Miozän),

• b) Ignimbrite der Quehua superior-Formation (Miozän/Pliozän),

• c) Ignimbrite der Ignimbrit-Formation (Pliozän bis Alt-Pleistozän),

• d) Laven und Pyroklastika der Stratovulkan-Formation (Pleistozän bis Holozän).

Von diesen känozoischen Vulkaniten, die gleich alt wie jene im benachbarten Chile sind, werden erstmals von 33 Problen Hauptelement- und Spurenelement-Analysen (Rb, Sr, Co, Cu, Ni, Zn und Zr) veröffentlicht.

Die Laven der Stratovulkan-Formation zeigen eine starke petrochemische Ähnlichkeit zu den unterlagernden Ignimbriten. Rhyodacite und Dacite (KlassifikationStreckeisen) herrschen sowohl unter den Laven als auch unter den Ignimbriten vor. Unter den Laven der großen Stratovulkane wurden keine eigentlichen Andesite gefunden; der basischste Typ hat latiandesitische Zusammensetzung. Diese nahe Übereinstimmung in der Hauptelement- und Spurenelement-Konzentration läßt darauf schließen, daß die Magmen der Stratovulkan- und der Ignimbrit-Formation unter annähernd gleichen regionalen physikochemischen Bedingungen gebildet wurden. Feldbeobachtungen, vor allem aber die petrochemischen und mineralogischen Daten, weisen auf eine Entstehung dieser Schmelzen durch partielle Anatexis von Krustenmaterial hin. Hinweise für eine Differentiation dieser Schmelzen aus einem basaltischen high-alumina Stammagma wurden nicht gefunden.

Auf Grund der stärkeren Azidität der Laven der Stratovulkan-Formation SW-Boliviens verglichen mit denen der annähernd gleich alten Vulkanite der nord-chilenischen “Andesit”-Formation wird gefolgert, daß die Magmen-Genese unter dem Altiplano SW-Boliviens in höheren Krusten-Niveaus erfolgte als im benachbarten Nord-Chile. Wir nehmen, gestützt auf geophysikalische Messungen, an, daß die Magmen des Untersuchungsgebietes in Tiefen zwischen 9 und 26 km gebildet wurden. Diese Auffassung steht in Einklang mit der geophysikalisch nachgewiesenen Krustendicke von 76 km unter dem Altiplano.

Résumén

Se presentan análisis de 33 elementos mayoritarios y datos de elementos trazas de Rb, Sr, Co, Cu, Ni, Zn y Zr de rocas volcánicas modernas del SW de Bolivia.

Estos volcanitos ampliamente distribuídos de edad Cenozoica que son contemporáneas a los del Norte de Chile, puede ser divididos en cuatro secuencias: lavas y piroclastos de las Formaciones Julaca y Rondal (Mioceno?), tobas e ignimbritas de la Formación Quehua Superior (Mio-Plioceno), ignimbritas de la Formación Ignimbrítica (Plio-Pleistoceno bajo), y lavas y piroclastos de la Formación Estrato-volcanes (Pleistoceno-Holoceno).

Las lavas de la Formación estrato-volcanes, son obviamente similares en petroquímica, respecto a las ignimbritas subyacentes. Las lavas y las ignimbritas son de composición riodacíticas y dacíticas.

Ninguna andesita verdadera fué encontrada entre las lavas de los grandes estrato-volcanes; el tipo más básico es de composición lati-andesítica. La pequeña variación en elementos mayoritarios y trazas sugiere que las ignimbritas y los magmas de los estrato-volcanes fueron generados bajo esfuerzos físico-químicos regionales similares.

Datos de campo, petrográficos y petroquímicos indican para estos magmas un origen por fusión total o parcial de las rocas de la corteza. No se encontró ninguna evidencia de que los magmas de los estrato-volcanes se diferenciaron de un magma parental basáltico con un alto contenido de alúmina.

Tomando en cuenta la composición más ácida de las lavas de los estratos-volcanes del sudoeste boliviano, comparadas con aquellas de la Formación Andesítica del Norte de Chile se cree que la generación del magma ocurrió en los niveles más altos de la corteza. La profundidad de fusión de la corteza del sudoeste del Altiplano boliviano se presume que varía en un rango de 9 a 26 kilómetros. Esta inferencia es una de las más consistentes de acuerdo a datos geofísicos por los cuales el espesor de la corteza alcanzaría a los 76 kilómetros por debajo del Altiplano.