und Überschiebungsgürtels - GFZ

Struktur und Entwicklung der Zentralen Anden und ihres östlichen Vorlandes 15
2.1.2 Entwicklung
Derzeit wird am Tiefseegraben vor der zentralen südamerikanischen Küste die ozeanische Nazca-
Lithosphärenplatte in einer Richtung von etwa 80° und mit einer Geschwindigkeit zwischen 6 und 8 cm/a
unter die Südamerikanische Platte subduziert (Angermann et al., 1999; DeMets et al., 1994, 1990; Abb. 2-1).
Datierungen von Vulkaniten belegen, dass diese Subduktionszone bereits seit dem Jura besteht (Scheuber und
Reutter, 1992; Coira, 1982). Eine Kontraktion im backarc lässt sich anhand der Vorlandbeckensedimente im
Bereich des heutigen Altiplano Plateaus ab 89 Ma nachweisen (Sempere et al., 1997). Die Entwicklung der
Zentralen Anden zum Hochgebirge einschließlich Hochplateau beginnt, im Kontrast zur
Subduktionsgeschichte, erst vor ca. 28-25 Ma (Jordan et al., 1997; Gubbels et al., 1993; Sempere et al.,
1990).
Die Orogenese der Zentralen Anden lässt sich grob in 2 Stadien einteilen. In dem Zeitraum von 25-10 Ma
kommt es zur verteilten Verkürzung zwischen dem magmatischen Bogen und der Ostkordillere mit nur
geringer Unterschiebung des Brasilianischen Schildes (pure shear Verkürzungsphase; Gubbels et al., 1993;
Isacks, 1988). Während dieser Entwicklungsphase befindet sich die östliche Deformationsfront der Anden in
der Ostkordillere, und Vorlandbeckensedimente dieser Zeit akkumulieren sich im Bereich des Altiplano
(Sempere et al., 1997) und in geringen Mächtigkeiten östlich der Ostkordillere im Bereich der Subandinen
Zone und des heutigen Vorlandbeckens (Gubbels et al., 1993). Am Ende dieser Phase hat das Altiplano
Plateau wahrscheinlich weniger als die Hälfte seiner rezenten Höhe erreicht (Gregory-Wodzicki, 2000). Erst
in der zweiten Phase der Andenentwicklung – von ca. 10 Ma bis heute - überschieben Altiplano und
Ostkordillere die Unterkruste des Brasilianischen Schildes auf einem intrakrustalen Abscherhorizont
(Gubbels et al., 1993; Isacks, 1988). Diese Entwicklung wird als simple shear Deformationsphase betrachtet,
da die Verkürzung der Unterkruste räumlich getrennt von der Oberkruste stattfindet (Gubbels et al., 1993;
Isacks, 1988). In dieser neogenen Phase dringt die Deformation in die thin-skinned Falten- und
Überschiebungsgürtel der Subandinen Zone vor (Kley, 1996; Gubbels et al., 1993). Das Altiplano Plateau
erreicht sukzessive seine rezente Höhe (Gregory-Wodzicki, 2000; Allmendinger et al., 1997). Aufgrund der
Unterschiebung und Flexur der relativ steifen Lithosphäre des Brasilianischen Schildes kommt es zu einer
raschen Ausweitung und Ost-Verlagerung des Vorlandbeckens (Coudert et al., 1995; Gubbels et al., 1993;
Sempere et al., 1990).
Die rezente Deformationsfront befindet sich entweder als ausstreichende Überschiebung an der vorderen
Spitze der Subandinen Zone oder blind in den Hügeln des Vorgebirges (Baby et al., 1992). An der
Deformationsfront werden rezent Sedimentgesteine vom kristallinen Grundgebirge des Brasilianischen
Schildes abgelöst und frontal an den wachsenden Orogenkeil akkretiert. Das Untersuchungsgebiet der
vorliegenden Arbeit befindet sich in dem Übergangsbereich des Falten- und Überschiebungsgürtels zum
undeformierten Vorland (Abb. 2-1 b).
2.2 Die Bolivianische Orokline und der östliche backarc Bereich
Die Bolivianische Orokline ist das Gebiet des Umstreichen in den Zentralen Anden von NW-SE nach N-S
zwischen Arica in Chile und Santa Cruz in Bolivien (bei ca. 17°-18° S, Abb. 2-1). Der Begriff Orokline
wurde von Carey (1958) eingeführt und definiert in seinem ursprünglichen Gebrauch ein Gebirge, das im
Anschluss an die Orogenese eine Biegung in der Kartenebene erfährt. Paläomagnetischen Messungen
unterstützten zunächst die Interpretation, dass die Bolivianische Orokline durch gegensätzliche Rotationen
um jeweils 15-20° in beiden Schenkeln, entstanden ist (MacFadden et al., 1995, 1990; Macedo et al., 1992;
Kono et al., 1985). Mittlerweile hat sich die Ansicht durchgesetzt, dass die Zentralen Anden nie vollständig
linear waren. Sowohl differenzielle Verkürzung als auch ggf. tektonische Erosion im forearc können zu der
heutigen Form der Orokline beigetragen haben (Pope und Willet, 1998; Tinker et al., 1996, Sheffels, 1995;
Isacks, 1988). Dementsprechend wird der Begriff Bolivianische Orokline heute meistens nicht mehr genetisch
sondern deskriptiv verwendet. Das Untersuchungsgebiet dieser Arbeit befindet sich am Ostrand der
Bolivianischen Orokline am Übergang Subandiner Zone zum Vorland. Für das Verständnis der
Deformationsprozesse an der Deformationsfront eines gebogenen Orogens ist ein kurzer Überblick über den