Les Andes Centrales sont l'exemple type d'une chaîne se développant le long d'une marge active en contexte non collisionel et résultent de la subduction légèrement oblique (-N75°E) de la plaque océanique Nazca sous le continent sud-américain. Elles sont caractérisées par la présence du haut plateau de l'Altiplano-Puna s'étendant depuis le Pérou au Nord jusqu'en Argentine au Sud et présentant une altitude moyenne avoisinant 4000 m. Le plateau est bordé par deux chaînes culminant à près de 6500 rn d'altitude : l'arc volcanique chilien à l'Ouest et la Cordillère Orientale à l'Est. Il possède une morphologie particulière s'exprimant sous la forme d'étendues planes montrant une forte extension géographique et est caractérisé par un drainage hydrographique interne. La croûte continentale y est fortement épaissie et atteint localement 80 km. Le haut plateau de la Puna se localise à l'extrême Nord-Ouest de l'Argentine (22°00'S-26°30'S et 65°30'W et 68°00'W) et correspond à la terminaison Sud de l'Altiplano bolivien. Il se caractérise par une altitude moyenne;::: 4400 m. Sa structuration interne s'organise en chaînons de socle épimétamorphique précambrien et paléozoïque, bordés par des chevauchements à forts pendages (;:::60°), s'orientant suivant une direction Nl0°E. Ces chaînons alternent avec des bassins compressifs intramontagneux cénozoïques au sein desquels le remplissage sédimentaire, pour majeure partie d'origine continentale, atteint des épaisseurs de l'ordre de 6000 m. Cette étude met en évidence (1) l'orientation des axes principaux de Ja déformation finie cénozoïque à travers la Puna. L'axe principal de raccourcissement (À3) est subhorizontal et s'oriente suivant une direction ONO-ESE à NO-SE, l'axe principal d'allongement (Àl) est subvertical. Les chevauchements n'admettent pas de composante décrochante marquée alors que l'on attend de la transpression dextre dans cette région. L'orientation du raccourcissement est oblique par rapport à une direction E-0 attendue. Ces directions ont probablement été déviées dans le sens horaire, en réponse à la courbure oroclinale de la chaîne durant le Cénozoïque. Des données d'Anisotropie de Susceptibilité Magnétique permettent de s'affranchir de ces rotations. Elles indiquent qu'à l'échelle de la Puna, les directions principales de raccourcissement s'orientent initialement suivant une direction E-0 et qu'à l'échelle des Andes Centrales, elles s'organisent radialement autour de l'arc, au voisinage d'un front de déformation andin possédant une géométrie convexe vers l'Est et dont la courbure doit s'accentuer au cours du Cénozoïque, au fur et à mesure de sa propagation vers l'Est, (2) L'âge de l'initiation du raccourcissement horizontal à travers la Puna est considéré comme s'étant essentiellement produit durant la phase Quechua de l'orogenèse andine, au Miocène Moyen à Supérieur (14-10 Ma). Cependant, la nature du remplissage sédimentaire des bassins intramontagneux, la géométrie symptomatique de dépôts syntectoniques de certaines séquences paléogènes et des datations radiométriques par la méthode des traces de fission sur apatites indiquent qu'un raccourcissement significatif s'initie dès l'Eocène Supérieur à travers cette région arrière­ arc, (3) A travers la Puna, les rotations tectoniques obtenues par une étude de paléomagnétisme sont horaires. A l'échelle de la chaîne (depuis le Pérou/Nord Bolivie jusqu'au Nord Chili/Nord Argentine), les relations entre l'orientation des structures majeures et les rotations paléomagnétiques valident le modèle d'une courbure oroclinale progressive des Andes Centrales durant le Cénozoïque.

The Altiplano-Puna Volcanic Complex in the Central Andes is one of the youngest large silicic volcanic fields (LSVFs) in the world, erupting over 13,000 km³ of material during multiple supereruptions from 11 to 1 Ma. Understanding the timescales over which magma is stored in the crust prior to eruption is crucial to understanding the development of LSVFs such as the APVC. The residence time of a magma is defined as the time between magma formation and its eruption. While the eruption age of a volcanic system is generally well constrained through ⁴⁰Ar/³⁹Ar dating of sanidine and biotite crystals, determining the time of magma formation offers a bigger challenge. U-Pb dating of zircon—an early crystallizing, ubiquitous phase in silicic systems—is a commonly used method for determining the timing of magma formation. U-Pb zircon ages were collected for 16 ignimbrites representing the temporal and spatial distribution of the APVC. Zircon crystallization histories show significant overlap between eruptive centers of similar age separated by as much as 200 km. Ignimbrites erupted from the same multicyclic caldera show little relationship. This suggests that ignimbrites may share a deeper, regional source. Timescales of zircon crystallization for individual ignimbrites range from ~400 ka to more than 1 Ma, with little correlation with age or erupted volume. Ignimbrites with longer crystallization timescales frequently exhibit a stepped age distribution and highly variable U contents, suggesting that these ignimbrites likely formed in a very crystalline, low melt fraction environment while ignimbrites with short crystallization times and constrained U concentrations crystallized in high melt fraction systems. Zircon crystallization histories record periods of continuous zircon crystallization in the APVC that extend over 1.5-2 Ma pulses and correlate well with eruptive pulses recognized by previous studies. Overall, zircon crystallization histories of the magmas feeding ignimbrite eruptions in the APVC record long timescales of magmatic activity from a shared regional source, likely the Altiplano-Puna Magma Body currently detectable underlying the APVC. / Graduation date: 2012

Les Andes constituent l'une des plus hautes chaînes de montagnes du globe et se développent en contexte de marge active, à l'aplomb de la zone de subduction de la plaque océanique de Nazca sous la plaque continentale sud-américaine. Dans les Andes centrales, le développement de l'Altiplano-Puna apparaît en contexte non collisionel. La convergence oblique de la plaque Nazca par rapport à l'Amérique du Sud contribue à segmenter la chaîne andine du Nord au Sud en secteurs marqués par des conditions cinématiques différentes et séparés par des zones de transfert. L'Altiplano-Puna est limité au Sud par la zone de transfert de Tucuman (TTZ). Cette transition entre la Puna et les Sierras Pampeanas (27°S) coïncide avec (1) un rétrécissement de la haute chaîne, (2) une réduction de l'inclinaison de la subduction et (3) une lacune de volcanisme cénozoïque entre 27°S et 33°S. Les Sierras Pampeanas sont formées d'une alternance de chaînons de socle cristallin et de bassins continentaux compressifs d'âge néogène. L'étude structurale et cinématique de la région (analyse des populations de failles) est complétée par une étude paléomagnétique et par la restauration numérique en carte. Cette étude montre (1) une composante décrochante dextre le long de la TTZ à laquelle sont associées des rotations horaires de blocs, et (2) la superposition de deux champs de déformation. Le raccourcissement NO-SE traduit un effet local du plateau et compatible avec le décrochement dextre le long de la TTZ, et le raccourcissement E-O est parallèle à la convergence. La zone transpressive dextre accommode (1) les variations d'épaississement crustal entre la Puna et les Sierras Pampeanas et (2) les changements de style structural dans l'avant-pays andin entre la zone plissée sub-andine et la tectonique de socle dans les Sierras Pampeanas. Le degré de déformation interne des bassins, l'épaisseur des dépôts et la quantité de raccourcissement augmentent depuis l'avant-pays vers la Puna. Ceci indique que les bassins compressifs contribuent de façon non négligeable à l'épaississement crustal. Les caractéristiques des dépôts détritiques traduisent l'accroissement de l'activité tectonique dans la région depuis IOMa.

Geólogo / El Volcán Azufre es uno de los estratovolcanes que componen la Zona Volcánica Central de Los Andes, perteneciendo en particular al borde occidental del Altiplano Puna Volcanic Complex (APVC). Esta región ubicada en el Altiplano Puna Plateau (APP), alrededor del punto trifinio entre Chile, Argentina y Bolivia, se caracteriza por un volcanismo ácido que se alimenta desde el Altiplano Puna Magma Body (APMB). El Volcán Azufre se encuentra en una cadena volcánica de orientación NW-SE, compuesta además por el Volcán Aguilucho y el Volcán Apacheta. Dicha cadena, que también incluye los domos dacíticos Chanca, Chac Inca y Pabellón, se sitúa sobre una zona estructural extensiva denominada Graben de Inacaliri. El Volcán Azufre, que se compone de 61,98 km3 de lavas tipo bloque depositadas en un área de 161,9 km2, evolucionó sobre un basamento ignimbrítico por medio de cuatro etapas eruptivas, las cuales se desarrollan desde el Pleistoceno Medio (ca. 1,5 Ma) hasta el Pleistoceno Superior (ca. 80 ka). Petrográficamente las lavas del Azufre, que son portadoras de enclaves de coloración gris oscura y textura afanítica, corresponden a andesita de piroxeno, andesita de hornblenda y andesita de biotita. Geoquímicamente lavas del volcán poseen la signatura calcoalcalina de alto K propia de este sector del APVC; presentando una composición variable entre andesita y dacita, con una concentración de SiO2 entre el 61% y el 67,5%. Adicionalmente a partir de la geoquímica, se distinguen dos trends de evolución para las coladas del Volcán Azufre. Así las lavas de las etapas eruptivas I y III se encuentran concentradas en Ca, Al, Na y Sr, y empobrecidas en K, Fe, Mg y Ti; mientras que las lavas de las etapas eruptivas II y IV presentan un mayor porcentaje de K, Fe, Mg y Ti, y un empobrecimiento en Ca, Al, Na y Sr. Junto a lo anterior, la evolución del Volcán Azufre también incluye el emplazamiento de dos domos dacíticos (Chanka y Chac Inca), la génesis de depósitos morrénicos y la de una alteración hidrotermal. En el dominio de la alteración, que se generó por fluidos ácidos con pH≈ 2-3 tal como lo indica la presencia de alunita, se identificó la presencia de vents hidrotermales. Para estos vents se postula que su formación fue relativamente reciente (ca. 10 ka), y en particular posterior a los eventos de glaciación ocurridos en el APP hace ca. 20 ka.