Corral, Isaac, Gómez-Gras, David, Griera, Albert, Corbella, Mercè, and Cardellach, Esteve (2013) Sedimentation and volcanism in the Panamanian Cretaceous intra-oceanic arc and fore-arc: new insights from the Azuero peninsula (SW Panama). Bulletin de la Societe Geologique de France, 184 (1-2). pp. 35-45.

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Abstract

The Azuero Peninsula, located in SW Panama, is a region characterized by a long-lived intra-oceanic subduction zone. Volcanism began in Late Cretaceous time, as the result of subduction of the Farallon plate beneath the Caribbean plate. Usually, ancient volcanic arcs related to intra-oceanic subduction zones are not preserved, because they are in areas with difficult access or covered by modern volcanic arc material. However, on the Azuero peninsula, a complete section of the volcanic arc together with arc basement rocks provides the opportunity to study the sedimentation and volcanism in the initial stages of volcanic arc development.

The lithostratigraphic unit which records fore-arc evolution is the "Río Quema" Formation (RQF), a volcanic apron composed of volcanic and volcaniclastic sedimentary rocks interbedded with hemipelagic limestones, submarine dacite lava domes, and intruded by basaltic-andesitic dikes. The "Río Quema" Formation, interpreted as a fore-arc basin infilling sequence, lies discordantly on top of arc basement rocks. The exceptionally well exposed arc basement, fore-arc basin, volcanic arc rocks and arc-related intrusive rocks provide an unusual opportunity to study the relationship between volcanism, sedimentation and magmatism during the arc development, with the objective to reconstruct its evolution. The "Río Quema" Formation can be divided into three groups: 1) proximal apron, a sequence dominated by lava flows, interbedded with breccias, mass flows and channel fill, all intruded by basaltic dikes. The rocks represent the nearest materials to the volcanic source, reflecting a coarse sediment supply. This depositional environment is similar to gravel-rich fan deltas and submarine ramps; 2) medial apron, characterized by a volcanosedimentary succession dominated by andesitic lava flows, polymictic volcanic conglomerates and crystal-rich sandstones with minor pelagic sediments and turbidites. These rocks were deposited from high-density turbidity currents and debris flows, directly derived from erupted material and gravitational collapse of an unstable volcanic edifice or volcaniclastic apron; 3) distal apron, a thick succession of sandy to muddy volcaniclastic rocks, interbedded with pelagic limestones and minor andesitic lavas, intruded by dacite domes and by basaltic to andesitic dikes. Bedforms and fossils suggest a quiet, relatively deep-water environment characterized by settling of clay and silt (claystone, siltstone) and by dilute turbidity currents of reworked volcaniclastic detritus.

The timing of the initial stages of the volcanic arc has been constrained through a biostratigraphic study, using planktonic foraminifera and radiolarian species. The fossil assemblage indicates that the age of the "Río Quema" Formation ranges from Late Campanian to Maastrichtian, providing a good constraint for the development of the volcanic arc and volcaniclastic apron, during the initial stages of an intra-oceanic subduction zone.

Item ID:	40234
Item Type:	Article (Research - C1)
ISSN:	1777-5817
Keywords:	Panama, "Río Quema" formation, intra-oceanic subduction zone, volcanic apron, biostratigraphy
Additional Information:	Title (French): Sédimentation et volcanisme dans l’arc et l’avant-arc crétacé du Panama : nouvelles connaissances sur la péninsule Azuero (SW Panama) Abstract (French): Résumé: La péninsule d’Azuero, située au SW de Panama, est une région caractérisée par une longue période de subduction intra-océanique. Le volcanisme a commencé à la fin du Crétacé, en réponse à la subduction de la plaque Farallon sous la plaque Caraïbe. Les arcs volcaniques anciens sont rarement préservés. La péninsule d’Azuero est cependant un rare exemple d’un ancien avant arc où une section complète de l’arc volcanique et de son substratum affleurent, ce qui permet d’étudier à la fois la sédimentation et le volcanisme des premiers stades de développement de cet arc volcanique. L’unité lithostratigraphique enregistrant l’évolution de l’arc est la formation "Rio Quema" (RQF), une pente volcanique interstratifiée, constituée de sédiments volcaniques et volcano-clastiques, de calcaires hémipélagiques, de domes dacitiques sous-marins et recoupée par des filons basaltiques à andésitiques. La formation "Rio Quema" est interprétée comme une séquence sédimentaire d’avant arc discordante sur le socle. A partir de la distribution des faciès, la formation Rio Quema a été divisée en trois groupes : 1) une pente proximale dominée par des coulées de laves, interstratifiées de brèches, de coulées de débris et de séquences à remplissage de cheneaux, le tout recoupé par des filons basaltiques. Ces roches représentent les matériaux les plus proches du front volcanique. Cet environnement de dépôt est similaire à celui d’un delta dominé par des apports sédimentaires grossiers et de rampes sous-marines ; 2) une pente médiane caractérisée par une succession volcano-sédimentaire dominée par des coulées de laves andésitiques, par des conglomérats volcaniques polygéniques et de grès avec une contribution mineure de sédiments pélagiques et de turbidites. Cette unité est aussi caracterisée par la présence de filons basaltiques à andésitiques. Ces roches dérivent de courants turbiditiques denses et de coulées de débris provenant directement des éruptions volcaniques et de l’effondrement gravitaire de l’édifice volcanique ; 3) une pente distale constituée d’une succession de sables et argiles à composition volcano-clastiques, interstratifiée de calcaires pélagiques et de laves andésitiques. Localement des intrusions de dômes dacitiques et de filons basaltiques et andésitiques ont été observées. Le contenu paléontologique et les structures sédimentaires suggèrent un environnement de dépôt profond et calme dans lequel des courants turbiditiques à faible densité ont remobilisé le matériel volcanoclastique. L’étude iostratigraphique de la formation Rio Quema par l’identification de foraminifères planctoniques et de radiolaires permet de la dater du Campanien tardif au Maestrichtien. Cet âge permet de dater les stades initiaux de la construction de l’arc volcanique associé à une zone de subduction intra-océanique.
Date Deposited:	26 Aug 2015 01:20
FoR Codes:	04 EARTH SCIENCES > 0403 Geology > 040308 Palaeontology (incl Palynology) @ 30% 04 EARTH SCIENCES > 0403 Geology > 040310 Sedimentology @ 40% 04 EARTH SCIENCES > 0403 Geology > 040314 Volcanology @ 30%
SEO Codes:	97 EXPANDING KNOWLEDGE > 970104 Expanding Knowledge in the Earth Sciences @ 100%
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