Omitir los comandos de cinta
Saltar al contenido principal
SharePoint

Servicio Geológico Colombiano

Skip Navigation Linksv3ch13
Seleccione su búsqueda
miig

Sedimentitas marinas del Neógeno en la bahía de Tumaco, Nariño

 Volume 3 Chapter 13

Chapter 13

The Morales Formation (New Unit): Record of Fluvial–Lacustrine Environments and the Beginning of the Miocene Explosive Volcanism in the Patía Sub–basin (SW of Colombia)   

Andrés F. GALLEGO–RÍOS, Andrés PARDO–TRUJILLO, and ​Guillermo A. LÓPEZ–PLAZAS 

https://doi.org/10.32685/pub.esp.37.2019.13


ISBN impreso obra completa: 978-958-52959-1-9

ISBN digital obra completa: 978-958-52959-6-4

ISBN impreso Vol. 3: 978-958-52959-4-0

ISBN digital Vol. 3: 978-958-53131-0-1​


Citation is suggested as: 

Gallego–Ríos, A.F., Pardo–Trujillo, A., López–Plazas, G.A. & Echeverri, S. 2020. The Morales Formation (new unit): Record of fluvial–lacustrine environments and the beginning of the Miocene explosive volcanism in the Patía Sub–basin (SW Colombia). In: Gómez, J. & Mateus–Zabala, D. (editors), The Geology of Colombia, Volume 3 Paleogene – Neogene. Servicio Geológico Colombiano, Publicaciones Geológicas Especiales 37, p. 395–415. Bogotá. https://doi.org/10.32685/pub.esp.37.2019.13


Download chapter  ​       Download supplementary information 

Download EndNote reference​


Abstract  


The sedimentary rocks of the Patía Sub–basin (SW Colombia) record the Cenozoic geologic evolution of western Colombia from the Paleogene to the Holocene. In this research, we report a new Miocene stratigraphic unit near Mercaderes town (Cauca Department). A 563 m–thick sequence is described in detail and divided from bottom to top into three lithological assemblages. (I) The upper segment of the conglomeratic member of the Esmita Formation is formed by 33 m–thick beds of clast–supported lithic conglomerates interbedded with lenticular litharenites, with trough and planar cross–bedding. They are interpreted as braided river deposits. (II) The Morales Formation, which is defined in this work, presents 470 m thick composed mainly of parallel laminated gray–black mudstones interbedded with thin sandstone beds, with parallel and ripple laminations, graded bedding, and soft–sediment deformation structures. Plant fragments, pollen, and spores are common. Towards the top, sandstone and polymictic conglomerate beds increase. They are interpreted as lake, marsh, and crevasse splay deposits adjacent to fluvial channels. (III) The bottom of the Galeón Formation is composed by 7 m thick of sandstones and conglomerates rich in volcanic fragments accumulated in a fluvial environment with simultaneous volcanic activity.

The petrographic study (conventional and heavy minerals) identifies mainly litharenites and feldspathic litharenites, whose fragments suggest igneous (volcanic and plutonic), sedimentary (mudstones and sandstones), and metamorphic (high–pressure metamorphic rocks and graphitic schists) sources, which are correlated with the basements exposed at the present in the Central and Western Cordilleras.

We review a volcaniclastic sandstone obtained from the bottom of the Galeón Formation that provides the youngest population of U/Pb ages in detrital zircons of ca. 15.4 Ma, interpreted as the depositional age. The sudden increase in volcanic components allows us to interpret this time as the onset of strong volcanism in the basin, which continues currently in the Central Cordillera. This age and new palynological studies suggest a Burdigalian – early Langhian (ca. 19–15.4 Ma) age for the Morales Formation, which improves the chronostratigraphy of the region. Lower Miocene mud–dominated successions have been described in different basins of Colombia (the Cauca–Patía, Middle and Upper Magdalena, Llanos, and Caribbean Basins) and can be related to a regional period of tectonically induced accommodation.

 

Keywords: Patía Sub–basin, Morales Formation, middle Miocene, stratigraphy, petrography, provenance, vulcanism.


Resumen 


Las rocas sedimentarias de la Subcuenca Patía (SW de Colombia) registran la evolución geológica cenozoica del oeste de Colombia desde el Paleógeno hasta el Holoceno. En este trabajo se reporta una nueva unidad estratigráfica del Mioceno cerca de la población de Mercaderes (departamento del Cauca). Se describe en detalle una secuencia de 563 m de espesor y se divide de base a techo en tres conjuntos litológicos. (I) La parte superior del miembro conglomerático de la Formación Esmita está formada por 33 m de estratos gruesos de conglomerados líticos clastosoportados intercalados con estratos lenticulares de litoarenitas, con estratificación inclinada planar y en artesa. Estos estratos se interpretan como depósitos de un río trenzado. (II) La Formación Morales, que se define en esta investigación, tiene 470 m de espesor y se compone principalmente de lodolitas de color gris–negro con laminación plana paralela intercaladas con estratos delgados de areniscas, con laminación ripple y plana paralela, gradación normal y estructuras de deformación sinsedimentaria. Son frecuentes los restos de plantas, polen y esporas. Hacia su parte superior se presenta un incremento en estratos de areniscas y conglomerados polimícticos. Esta unidad se interpreta como depósitos de lagos, pantanos y de desbordamiento adyacentes a canales fluviales. (III) La base de la Formación Galeón está compuesta por 7 m de areniscas y conglomerados ricos en fragmentos volcánicos acumulados en un ambiente fluvial con actividad volcánica simultánea.

En el estudio petrográfico (minerales convencionales y pesados) se identificaron principalmente litoarenitas y litoarenitas feldespáticas, cuyos fragmentos sugieren fuentes ígneas (volcánicas y plutónicas), sedimentarias (lodolitas y areniscas) y metamórficas (rocas de alta presión y esquistos grafitosos) que se correlacionan con los basamentos expuestos en las cordilleras Central y Occidental.

Se revaluó una arenisca volcanoclástica obtenida en la base de la Formación Galeón que proporcionó la población más joven de circones detríticos con edades U–Pb de ca. 15,4 Ma, interpretadas como la edad de depósito. El repentino aumento de los componentes volcánicos permite interpretar esta edad como el inicio de un fuerte vulcanismo en la cuenca, el cual continúa hoy en día en la cordillera Central. Esta edad y los nuevos estudios palinológicos sugieren una edad Burdigaliano–Langhiano temprano (ca. 19–15,4 Ma) para la Formación Morales, lo que mejora la cronoestratigrafía de la región. Se han descrito sucesiones lodosas del Mioceno inferior en diferentes cuencas de Colombia (Cauca–Patía, Valle Medio y Valle Superior del Magdalena, Llanos y el Caribe). Estas pueden estar relacionadas con un periodo de acomodación originado por la tectónica. 

 

Palabras clave: Subcuenca Patía, Formación Morales, Mioceno medio, estratigrafía, petrografía, procedencia, vulcanismo.



Abbreviations 


ANH                                           Agencia Nacional de Hidrocarburos

HI                                                   Hydrogen index

IIES                                            Instituto de Investigaciones en Estratigrafía

LA–ICP–MS                  Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry

TAI                                                Thermal alteration index

TOC                                            Total organic carbon



References 


Alfonso, C.A., Sacks, P.E., Secor, D.T., Rine, J. & Perez, V. 1994. A Tertiary fold and thrust belt in the Valle del Cauca Basin, Colombian Andes. Journal of South American Earth Sciences, 7(3–4): 387–402. https://doi.org/10.1016/0895-9811(94)90023-X

 

Barbosa, G. 2003. Memoria explicativa: Mapa geológico del departamento del Cauca. Scale 1:250 000. Ingeominas, 221 p. Santiago de Cali, Colombia.

 

Barrero, D. & Laverde, F. 1998. Estudio integral de evaluación de la geología y potencial de hidrocarburos de la cuenca “intramontana" Cauca–Patía. Ecopetrol, Internal report 4977, 83 p. Bogotá.

 

Barrero, D., Laverde, F., Ruiz, C.C. & Alfonso, C.A. 2006. Oblique collision and basin formation in western Colombia: The origin, evolution and petroleum potential of Cauca–Patía Basin. IX Simposio Bolivariano de Exploración Petrolera en las Cuencas Subandinas. Proceedings in CD room, p. 1–13 p. Cartagena, Colombia.

 

Blanco–Quintero, I.F., García–Casco, A., Toro, L.M., Moreno–Sánchez, M., Ruiz, E.C., Vinasco, C.J., Cardona, A., Lázaro, C. & Morata, D. 2014. Late Jurassic terrane collision in the northwestern margin of Gondwana (Cajamarca Complex, eastern flank of the Central Cordillera, Colombia). International Geology Review, 56(15): 1852–1872. https://doi.org/10.1080/00206814.2014.963710

 

Borrero, C., Pardo, A., Jaramillo, C.M., Osorio, J.A., Cardona, A., Flores, A., Echeverri, S., Rosero, S., Garcia, J. & Castillo, H. 2012. Tectonostratigraphy of the Cenozoic Tumaco Forearc Basin (Colombian Pacific) and its relationship with the northern Andes orogenic build up. Journal of South American Earth Sciences, 39: 75–92. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2012.04.004

 

Bustamante, A., Juliani, C., Hall, C.M. & Essene, E.J. 2011. 40Ar/39Ar ages from blueschists of the Jambaló region, Central Cordillera of Colombia: Implications on the styles of accretion in the northern Andes. Geologica Acta, 9(3–4): 351–362. https://doi.org/10.1344/105.000001697

 

Corfu, F., Hanchar, J.M., Hoskin, P.W.O. & Kinny, P. 2003. Atlas of zircon textures. Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 53(1): 469–500. https://doi.org/10.2113/0530469

 

de la Parra, F., Pinzón, D., Rodríguez, G., Bedoya, O. & Benson, R. 2019. Lacustrine systems in the early Miocene of northern South America: Evidence from the Upper Magdalena Valley, Colombia. Palaios, 34(10): 490–505. https://doi.org/10.2110/palo.2019.025

 

Dickinson, W.R., Beard, L.S., Brackenridge, G.R., Erjavec, J.L., Ferguson, R.C., Inman, K.F., Knepp, R.A., Lindberg, F.A. & Ryberg, P.T. 1983. Provenance of North American Phanerozoic sandstones in relation to tectonic setting. Geological Society of America Bulletin, 94(2): 222–235. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1983)94<222:PONAPS>2.0.CO;2

 

Echeverri, S., Cardona, A., Pardo, A., Monsalve, G., Valencia, V.A, Borrero, C., Rosero, S. & López, S. 2015. Regional provenance from southwestern Colombia fore–arc and intra–arc basins: Implications for middle to late Miocene orogeny in the northern Andes. Terra Nova, 27(5): 356–363. https://doi.org/10.1111/ter.12167

 

Einsele, G. 2000. Sedimentary basins. Evolution, facies, and sediment budget, 2nd edition. Springer–Verlag, 792 p. Berlin, Germany. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04029-4

 

Folk, R.L. 1974. Petrology of sedimentary rocks. Hemphill Publishing Company, 182 p. Austin, USA.

 

Geoestudios. 2008. Levantamiento de columnas estratigráficas y realización de análisis petrográficos, petrofísicos, bioestratigráficos y geoquímicos en las áreas de Pasto–El Bordo, Cali–Buga y Buga–Cartago (Cuenca Cauca–Patía). ANH, unpublished report, 382 p. Bogotá.

 

Gómez, J., Montes, N.E., Nivia, Á. & Diederix, H., compilers. 2015. Geological Map of Colombia 2015. Scale 1:1 000 000. Servicio Geológico Colombiano, 2 sheets. Bogotá. https://doi.org/10.32685/10.143.2015.936

 

Gómez, J., Nivia, Á., Montes, N.E., Diederix, H., Almanza, M.F., Alcárcel, F.A. & Madrid, C.A. 2015b. Explanatory notes: Geological Map of Colombia. In: Gómez, J. & Almanza, M.F. (editors), Compilando la geología de Colombia: Una visión a 2015. Servicio Geológico Colombiano, Publicaciones Geológicas Especiales 33, p. 35–60. Bogotá.

 

González, H. 2010. Geoquímica, geocronología de las unidades litológicas asociadas al Sistema de Fallas Cauca–Romeral, sector centro–sur. Tomo I. Ingeominas, unpublished report, 412 p. Medellín.

 

Grosse, E. 1935. Acerca de la geología del sur de Colombia II: Informe rendido al Ministerio de Industrias sobre un viaje por la cuenca del Patía y el departamento de Nariño. Compilación de los Estudios Geológicos Oficiales en Colombia, III: 139–231. Bogotá.

 

Hoorn, C., Wesselingh, F.P., ter Steege, H., Bermúdez, M.A., Mora, A., Sevink, J., Sanmartín, I., Sánchez–Meseguer, A., Anderson, C.L., Figueiredo, J.P., Jaramillo, C., Riff, D., Negri, F.R., Hooghiemstra, H., Lundberg, J., Stadler, T., Särkinen, T. & Antonelli, A. 2010. Amazonia through time: Andean uplift, climate change, landscape evolution, and biodiversity. Science, 330(6006): 927–931. https://doi.org/10.1126/science.1194585

 

Ingersoll, R.V., Bullard, T.F., Ford, R.L., Grimm, J.P., Pickle, J.D. & Sares, S.W. 1984. The effect of grain size on detrital modes: A test of the Gazzi–Dickinson point–counting method. Journal of Sedimentary Research, 54(1): 103–116. https://doi.org/10.1306/212F83B9-2B24-11D7-8648000102C1865D

 

Instituto Geográfico Agustín Codazzi. 2005. Carta general, plancha 386 Mercaderes. Scale 1:100 000. Bogotá.

 

Jaramillo, C., Rueda, M. & Torres, V. 2011. A palynological zonation for the Cenozoic of the Llanos and Llanos Foothills of Colombia. Palynology, 35(1): 46–84. https://doi.org/10.1080/01916122.2010.515069

 

Jaramillo, C., Romero, I., D'Apolito, C., Bayona, G., Duarte, E., Louwye, S., Escobar, J., Luque, J., Carrillo–Briceno, J., Zapata, V., Mora, A., Schouten, S., Zavada, M., Harrington, G., Ortiz, J. & Wesselingh, F. 2017. Miocene flooding events of western Amazonia. Science Advances, 3(5): 1–11. https://doi.org/10.1126/sciadv.1601693

 

Kerr, A.C, Marriner, G.F, Tarney, J., Nivia, Á., Saunders, A.D, Thirlwall, M.F. & Sinton, C.W. 1997. Cretaceous basaltic terranes in western Colombia: Elemental, chronological and Sr–Nd isotopic constraints on petrogenesis. Journal of Petrology, 38(6): 677–702. https://doi.org/10.1093/petrology/38.6.677

 

Kerr, A.C., Tarney, J., Nivia, Á., Marriner, G.F. & Saunders, A.D. 1998. The internal structure of oceanic plateaus: Inferences from obducted cretaceous terranes in western Colombia and the Caribbean. Tectonophysics, 292(3–4): 173–188. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(98)00067-5

 

León, L.A., Padilla, L.E. & Marulanda, N. 1973. Geología, recursos minerales y geoquímica de la parte NE del cuadrángulo 0–5 El Bordo, departamento del Cauca. Ingeominas, Internal report 1652, 235 p. Popayán.

 

López, M.C., Moreno–Sánchez, M., Toro, L.M., Bedoya, E., Castaño, L., Cifuentes, P., Giraldo, D., Gómez, A., Gómez, N., Betancur, Y. & Ruiz, E. 2009. Estratigrafía de la Formación La Paila, un potencial reservorio de hidrocarburos en la Cuenca Cauca–Patía. Agencia Nacional de Hidrocarburos & Universidad de Caldas, unpublished report, 319 p. Bogotá.

 

Mange, M.A. & Maurer, H.F.W. 1992. Heavy minerals in colour. Chapman & Hall, 147 p. London, UK. https://doi.org/10.1007/978-94-011-2308-2

 

Martínez, J., Pardo–Trujillo, A. & Plata, A. 2013. Palinología del Mioceno inferior en depósitos fluvio–lacustres de la Subcuenca Patía (Formación Morales, SW Colombia). Universidad de Caldas, unpublished report, 14 p. Manizales, Colombia.

 

Maya, M. & González, H. 1995. Unidades litodémicas en la cordillera Central de Colombia. Boletín Geológico, 35(2–3): 43–57.

 

Miall, A.D. 2006. The geology of fluvial deposits. Sedimentary facies, basin analysis, and petroleum geology. 4th corrected printing. Springer, 582 p. Berlin, Germany. https://doi.org/10.1007/978-3-662-03237-4

 

Moreno–Sánchez, M. & Pardo–Trujillo, A. 2003. Stratigraphical and sedimentological constraints on western Colombia: Implications on the evolution of the Caribbean Plate. In: Bartolini, C., Buffler, R.T. & Blickwede, J. (editors), The circum–Gulf of Mexico and the Caribbean: Hydrocarbon habitats, basin formation, and plate tectonics. American Association of Petroleum Geologists, Memoir 79, p. 891–924. Tulsa. USA.

 

Murcia, A., Orrego, A. & Pérez, G. 1981. Geologic reconnaissance of the southernmost Cauca–Patía depression. 20th Field Conference, guide book. Colombian Society of Petroleum Geologists and Geophysicists, 62 p. Bogotá.

 

Murphy, M.A. & Salvador, A. 1999. International Stratigraphic Guide: An abridged version. Episodes, 22(4): 255–271.

 

Nivia, Á. 2001. Memoria explicativa: Mapa geológico del departamento del Valle del Cauca. Scale 1:250 000. Ingeominas, 148 p. Bogotá.

 

Orrego, A., París, G., Ibáñez, D. & Vásquez, E. 1996. Memoria explicativa: Geología y geoquímica de la plancha 387 Bolívar. Scale 1:100 000. Ingeominas, Internal report 2196, 170 p. Popayán.

 

Pardo–Casas, F. & Molnar, P. 1987. Relative motion of the Nazca (Farallón) and South American Plates since Late Cretaceous time. Tectonics, 6(3): 233–248. https://doi.org/10.1029/TC006i003p00233

 

Pardo–Trujillo, A., Moreno–Sánchez, M. & Gómez, A.d.J. 2002. Estratigrafía de algunos depósitos del Cretáceo Superior en las cordilleras Central y Occidental de Colombia: implicaciones regionales. Geo–Eco–Trop, 26 (2): 1–113.

 

Pardo–Trujillo, A., Echeverri, S., Borrero, C., Arenas, A., Vallejo, F., Trejos, R., Plata, Á., Flores, J.A., Cardona, A., Restrepo, S., Barbosa, Á., Murcia, H., Giraldo, C., Celis, S. & López, S.A. 2020. Cenozoic geologic evolution of the southern Tumaco Forearc Basin (SW Colombian Pacific). In: Gómez, J. & Mateus–Zabala, D. (editors), The Geology of Colombia, Volume 3 Paleogene – Neogene. Servicio Geológico Colombiano, Publicaciones Geológicas Especiales 37, p. 215–247 Bogotá. https://doi.org/10.32685/pub.esp.37.2019.08

 

Patacci, M. 2016. A high–precision Jacob's staff with improved spatial accuracy and laser sighting capability. Sedimentary Geology, 335: 66–69. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2016.02.001

 

Pindell, J.L. & Kennan, L. 2009. Tectonic evolution of the Gulf of Mexico, Caribbean and northern South America in the mantle reference frame: An update. In: James, K.H., Lorente, M.A. & Pindell, J.L. (editors), The origin and evolution of the Caribbean Plate. Geological Society of London, Special Publications 328, p. 1–55. https://doi.org/10.1144/SP328.1

 

Potter, P.E., Maynard, J.B. & Depetris, P.J. 2005. Mud and mudstones: Introduction and overview. Springer, 297 p. Berlin, Germany. https://doi.org/10.1007/b138571

 

Rodríguez, G. & Arango, M.I. 2013. Formación Barroso: Arco volcánico toleítico y diabasas de San José de Urama: Un prisma acrecionario T–MORB en el segmento norte de la cordillera Occidental de Colombia. Boletín de Ciencias de la Tierra, (33): 17–38.

 

Ruiz, S. 2002. Memoria explicativa: Geología de la plancha 386 Mercaderes. Scale 1:100 000. Ingeominas, 62 p. Bogotá.

 

Somoza, R. & Ghidella, M.E. 2012. Late Cretaceous to recent plate motions in western South America revisited. Earth and Planetary Science Letters, 331–332: 152–163. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2012.03.003

 

Traverse, A. 2007. Paleopalynology. 2nd edition. Springer, 813 p. Dordrecht, The Netherlands. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-5610-9