Tectonostratigraphy of the Cenozoic Tumaco forearc basin (Colombian Pacific) and its relationship with the northern Andes orogenic build up

Abstract

The new tectono-stratigraphic setting of the Tumaco forearc basin based on outcrop logging, cutting description from deep oil wells, new biostratigraphy on calcareous nanofossils and sandstone petrography allows a margin scale comparison of the basin response to the Caribbean and Farallón/Nazca subduction under the South American margin. The results are compared to the laterally continuous Ecuadorian Borbón forearc basin and other southern Colombian basins: Patía sub-basin, Upper Magdalena Valley and southern Putumayo-Caguán basins. The proposed basement of the Tumaco basin is a Colombian Caribbean Oceanic Plateau (CCOP) sliver docked with Santonian-Campanian island arcs that was incorporated into the Colombian Pacific forearc during the Paleocene to Eocene. The filling of the Tumaco basin started with the Oligocene Unidad 1 Sur and the Early-Middle Miocene Cayapas/Viche/Angostura/Formations in a bathyal depositional setting. At Late Miocene to Holocene, a succession of volcaniclastic units was deposited in shallower environments: the Chagüí, San Agustín and Cascajal formations, and the recent volcaniclastic fans. The Late Cretaceous evolution of Northern Andes in Colombia was influenced by the collision and fragmentation of the Colombian Caribbean Oceanic Plateau, producing in the west the Tumaco block basement and an oceanic remnant basin in Patía Valley. The convergence between the Farallón/Nazca and South American plates since Paleocene allowed the development of the Pacific forearc as well as shortening leading to the uplift of the Central Cordillera and formation of the foreland basin system, which later was divided into the Upper Magdalena Valley broken foreland basin and the southern part of the Putumayo-Caguán foreland basin. Since Miocene, events in addition to plate convergence as the collision of the Baudó-Panamá Arc and the subduction of Carnegie Ridge perturbed the subduction zone in southern Colombia. The integration of all of these tectonic events offers a new improved dynamic framework for the evolution of this region. Un Nuevo marco tectono-estratigráfico para la cuenca de antearco de Tumaco basado en la descripción de afloramientos y de ripios de pozos profundos, nueva bioestratigrafía de nanofósiles calcáreos y petrografía de areniscas permite inferir cómo es la respuesta de la cuenca a la subducción de las placas Caribe y Farallón/Nazca bajo el margen de Suramérica. Los resultados son comparados con la colindante cuenca de Borbón en Ecuador y otras cuencas del sur de Colombia: sub-cuenca de Patía y las cuencas del Valle Superior del Magdalena y del Putumayo-Caguán en su parte sur. El basamento propuesto para la Cuenca de Tumaco es una astilla del Plateau Oceánico Colombo-Caribeño (CCOP) acoplada con arcos de isla de edad Santoniano-Campaniano que fue incorporada dentro del antearco Pacífico Colombiano entre el Paleoceno y el Eoceno. El relleno de la cuenca de Tumaco comenzó con la Formación Unidad 1 Sur en el Oligoceno y las Formaciones Cayapas/Viche/Angostura en el Mioceno medio-tardío en un ambiente de depósito batial. Entre el Mioceno tardío y el Holoceno, una secuencia de unidades volcaniclásticas definidas por las Formaciones Chagüí, San Agustín y Cascajal y los abanicos volcaniclásticos recientes fue depositada en ambientes más someros. La evolución de los Andes Norandinos en Colombia durante el Cretácico tardío estuvo influenciada por la colisión y fragmentación del Plateau Oceánico Colombo-Caribeño que produjo en el oeste el bloque de basamento de la cuenca de Tumaco y una cuenca oceánica remanente en el valle del Patía. La convergencia de las placas Farallón/Nazca permitieron el desarrollo del antearco Pacífico, así como también del acortamiento cortical que permitió el levantamiento de la Cordillera Central y el desarrollo del sistema de cuencas antepaís, el cual fue dividido en la cuenca rota de antepaís del valle superior del Magdalena y la parte sur de la cuenca de antepaís del Putumayo-Caguán. Desde el Mioceno, eventos adicionales a la convergencia de placas, tales como la colisión del arco de Baudó-Panamá y la subducción del ridge de Carnegie modificaron la zona de subducción en el sur de Colombia. La integración de todos estos eventos tectónicos permite establecer un marco dinámico mejorado para entender la evolución en esta región.