Evolución topográfica cenozoica del antepaís de los Andes Centrales del Sur revelada a partir del análisis de isótopos estables de hidrógeno en vidrio volcánico hidratado
Un investigador de nuestro instituto en conjunto con colaboradores de la Universidad de Yale y de la Universidad de Connecticut de Estados Unidos han publicado recientemente un artículo en la revista Earth and Planetary Science Letters. En este artículo se utilizó un método paleotopográfico basado en el análisis de los isótopos estables del átomo de hidrógeno contenido en vidrio volcánico hidratado para resolver la evolución topográfica de los Andes Centrales del Sur y su antepaís asociado a los 35°S. La utilización del vidrio volcánico como proxy se encuentra fundamentada en su capacidad de captar y retener la signatura isotópica de las precipitaciones en un sector a lo largo del tiempo, las cuales responden principalmente a cambios en el clima y la topografía de la región.
El estudio fue realizado en la cuenca de Malargüe, de donde se recolectaron 107 muestras de tobas y sedimentos finos de un intervalo estratigráfico que abarca entre los 55 y los 10 Ma para la obtención del vidrio volcánico. El mismo fue complementado con el muestreo de 11 tobas cuaternarias y de 197 muestras de aguas obtenidas de pequeños arroyos ubicados en distintos sectores del orógeno andino entre los 32° y los 38°S. Estas muestras se utilizaron con el objetivo de caracterizar la relación actual entre la topografía y los isótopos estables de hidrógeno tanto en las precipitaciones como en el vidrio volcánico a través de simulaciones computacionales con el programa Orographic Precipitation Isotopes, desarrollado por uno de los coautores del trabajo.
Fig. 1. Mapa de la zona de estudio con la ubicación de los perfiles muestreados en la cuenca de Malargüe, las muestras de aguas actuales y las tobas cuaternarias.
El modelado computacional de los análisis isotópicos de las aguas modernas indica que las tormentas que llegan a la cuenca de Malargüe son transportadas por vientos que provienen del Noreste. Estos resultados, confirmados por la composición isotópica de las tobas cuaternarias, sugieren que el enriquecimiento en isótopos livianos que se observa en las aguas que precipitan en Malargüe son el producto del levantamiento de las tormentas por encima de las Sierras de Córdoba y de San Luis antes de llegar a la cuenca. Tomando este escenario en consideración, y utilizando la composición isotópica de los océanos durante el Cenozoico, se realizaron predicciones de la evolución de la temperatura y de la composición isotópica de las precipitaciones en Malargüe a lo largo del tiempo con el objetivo de compararlo con los análisis isotópicos del vidrio volcánico.
Fig. 2. Modelado de la composición isotópica de las precipitaciones a lo largo del tiempo en la cuenca de Malargüe comparados con la composición isotópica del vidrio volcánico.
La composición isotópica del hidrógeno contenido en el vidrio volcánico se encuentra enriquecida en isótopos livianos, lo que sugiere que las precipitaciones que ocurrieron en Malargüe entre los 55 y los 10 Ma se habrían generado por el ascenso de vientos húmedos a lo largo del flanco oriental de los Andes Centrales del Sur, luego de alzarse por encima de las Sierras de Córdoba y de San Luis. Esto indicaría que el escenario habría sido similar al actual durante por lo menos los últimos 55 Ma, salvo por el intervalo comprendido entre los 15 y los 10 Ma, en donde se observa un enriquecimiento en isótopos pesados en la composición isotópica del vidrio en la cuenca. Con el objetivo de comprender las causas de esta variación en la composición isotópica del vidrio, se realizó una predicción de como habría sido la composición isotópica de las precipitaciones en el caso de que la topografía se hubiese mantenido constante y similar a la actual, teniendo en cuenta los cambios climáticos ocurridos a lo largo del tiempo en la región.
Fig. 3. Predicción de la evolución de la topografía a lo largo del tiempo para la cuenca de Malargüe, en donde valores iguales a 1 indican una topografía similar a la actual.
Al comparar esta predicción con los resultados isotópicos del vidrio, se observa que entre los 45 y los 15 Ma la topografía en la cuenca y al este de Malargüe habría sido similar a la actual. Sin embargo, entre los 55 y los 45 Ma se observa una topografía mayor a la moderna, la cual podría estar reflejando elevaciones por encima de las actuales en las Sierras de Córdoba y de San Luis. Por otro lado, entre los 15 y los 10 Ma, esta topografía se habría reducido en un 50%, para luego rebotar durante los últimos 10 Ma hasta llegar a los valores modernos. Este evento de subsidencia regional, el cual coincide con la transgresión marina Paranaense en el antepaís, y su posterior rebote son predichos por modelos numéricos de topografía dinámica, asociándolos a un flujo del manto inducido por la subducción de la placa de Nazca por debajo de la placa Sudamericana.
Fig. 4. Evolución topográfica propuesta para los Andes Centrales del Sur y el antepaís asociado, en donde se registra un evento de subsidencia entre los 15 y los 10 Ma.
En relación a los resultados de este trabajo de investigación, el autor, Lucas Fennell, fue entrevistado para el portal de noticias de Argentina.gob.ar. El artículo se titula “Una investigación sobre la Cordillera de los Andes de un becario de Educación”, y además de describir los objetivos y el desarrollo del estudio, da detalles sobre la experiencia de Fennell sobre su estadía en la Universidad de Yale.
La nota completa se lee en el siguiente enlace: https://www.argentina.gob.ar/noticias/una-investigacion-sobre-la-cordillera-de-los-andes-de-un-becario-de-educacion
Para mayores detalles sobre el artículo, consultar en: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.117991
Fennell, L.M., Brandon, M.T., Hren, M.T., 2023. Cenozoic topographic evolution of the Southern Central Andes foreland as revealed by hydrogen stable isotopes in hydrated volcanic glass. Earth and Planetary Science Letters, 604, 117991.
