Cenozoic Marine Carbonate Systems of Colombia   

Juan Carlos SILVA–TAMAYO, Daniel RINCÓN–MARTÍNEZ, Lina M. BARRIOS, Juan C. TORRES–LASSO, ​​and Chixel OSORIO–ARANGO

https://doi.org/10.32685/pub.esp.37.2019.09

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: 

Silva–Tamayo, J.C., Rincón–Martínez, D., Barrios, L.M., Torres–Lasso, J.C. & Osorio–Arango, C. 2020. Cenozoic marine carbonate systems of Colombia. In: Gómez, J. & Mateus–Zabala, D. (editors), The Geology of Colombia, Volume 3 Paleogene – Neogene. Servicio Geológico Colombiano, Publicaciones Geológicas Especiales 37, p. 249–282. Bogotá. https://doi.org/10.32685/pub.esp.37.2019.09​

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Abstract

In this chapter, we report existing and new lithostratigraphic information and Sr–isotope chemostratigraphic ages of several Cenozoic marine carbonate successions deposited within numerous Colombian basins. This information is used to link main changes in the shallow marine carbonate factory to regional environmental/tectonic events in the tropical SE Circum–Caribbean. Our results and the available literature show that during the Eocene – early Oligocene transition, carbonate successions developed along the Alta Guajira (Macarao Formation) and the San Jacinto (Toluviejo and Arroyo de Piedra Formations) Basins, northern Colombia. These successions, which deposited along rimmed carbonate banks, mostly display heterozoan biotic associations, dominated by red algae and large benthic foraminifera. The development of this carbonate factory occurred during an interval of hothouse conditions through which mesotrophic and oligophotic marine conditions predominated. During the late Oligocene, carbonate sedimentation occurred along the Alta Guajira Basin (Siamana Formation), Lower Magdalena Valley Basin (Cicuco Limestones of the Ciénaga de Oro Formation), and Western Cordillera of Colombia (Vijes Formation). Predominant mesotrophic conditions resulted in the coexistence of mixed photozoan–heterozoan biotic associations and the development of patchy coral reefs along the predominantly siliciclastic continental shelves. During the early Miocene, carbonate deposition was absent in most of the Colombian sedimentary basins and was restricted to the Alta Guajira Basin, where photozoan biotic associations dominated the emerging rimmed coral–dominated carbonate platforms attached to the continental shelves. The change in coral reef architecture along the Alta Guajira Basin coincides with the onset of a global climate optimum and of local marine oligotrophic and euphotic conditions. The replacement of photozoan by heterozoan biotic associations in the Alta Guajira Basin during the middle Miocene likely resulted from the return to mesotrophic/oligophotic conditions due to the enhancement of the sediment supply to the Caribbean as the docking of the Panamá Block to northern South America reached its acme. The enhanced sediment supply to the Caribbean decreased the occurrence of well–developed reefs along the Caribbean region of Colombia (continental) during the late Miocene and Pliocene. This decrease, which parallels global trends, is only interrupted by the deposition of the late Miocene San Andrés and Pleistocene San Luis Formations (Los Cayos Basin), where photozoan biotic associations prevailed, and the Pleistocene La Popa Formation (San Jacinto Basin), which displays mixed photozoan–heterozoan biotic associations.

Keywords: Colombia, Cenozoic, stratigraphy, carbonate sedimentology, photozoan carbonate, heterozoan carbonate, environmental archives.

Resumen 

En este capítulo reportamos información litoestratigráfica existente y nueva y edades quimioestratigráficas de isótopos de Sr de varias sucesiones carbonáticas marinas del Cenozoico que se depositaron en diferentes cuencas colombianas. Esta información se usa para relacionar los principales cambios en las fábricas de carbonatos marinos poco profundos con eventos ambientales/tectónicos regionales en el Caribe suroriental. Nuestros resultados y la literatura disponible muestran que durante la transición Eoceno–Oligoceno temprano se desarrollaron sucesiones de carbonatos en las cuencas Alta Guajira (Formación Macarao) y San Jacinto (formaciones Toluviejo y Arroyo de Piedra), al norte de Colombia. Estas sucesiones, que se depositaron en bancos bordeados por carbonatos, presentan en su mayoría asociaciones biológicas heterozoarias, dominadas por algas rojas y foraminíferos bentónicos grandes. El desarrollo de esta fábrica carbonática tuvo lugar durante un intervalo de invernadero a través del cual predominaron condiciones marinas mesotróficas y oligofóticas. Durante el Oligoceno tardío, la sedimentación de carbonatos ocurrió en la Cuenca Alta Guajira (Formación Siamana), Cuenca del Valle Inferior del Magdalena (Calizas del Cicuco de la Formación Ciénaga de Oro) y cordillera Occidental colombiana (Formación Vijes). Las condiciones mesotróficas predominantes dieron como resultado la coexistencia de asociaciones biológicas mixtas fotozoarias–heterozoarias y el desarrollo de arrecifes de coral irregulares a lo largo de las plataformas continentales predominantemente siliciclásticas. En el Mioceno temprano, el depósito de carbonatos estuvo ausente en la mayoría de cuencas sedimentarias colombianas y se restringió a la Cuenca Alta Guajira, donde las asociaciones biológicas fotozoarias dominaron las plataformas carbonáticas emergentes bordeadas por corales unidas a las plataformas continentales. El cambio en la arquitectura de los arrecifes de coral a lo largo de la Cuenca Alta Guajira coincide con el inicio de un clima global óptimo y de condiciones marinas locales oligotróficas y eufóticas. El reemplazo de asociaciones biológicas fotozoarias por asociaciones heterozoarias en la Cuenca Alta Guajira durante el Mioceno medio probablemente se debió al regreso a las condiciones mesotróficas/ oligofóticas debido al aumento en el aporte de sedimentos al Caribe a medida que la acreción del Bloque de Panamá al norte de Suramérica alcanzó su auge. Este aumento en la sedimentación redujo la aparición de arrecifes bien desarrollados a lo largo de la región Caribe de Colombia (continental) durante el Mioceno tardío y Plioceno. Esta disminución, que es paralela a las tendencias globales, solo es interrumpida por el depósito de las formaciones San Andrés del Mioceno tardío y San Luis del Pleistoceno (Cuenca Los Cayos), donde asociaciones biológicas fotozoarias prevalecieron, y de la Formación La Popa del Pleistoceno (Cuenca San Jacinto), que muestra predominio de asociaciones mixtas fotozoarias–heterozoarias.

Palabras clave: Colombia, Cenozoico, estratigrafía, sedimentología de carbonatos, carbonato de fotozoarios, carbonato de heterozoarios, archivos ambientales.

Abbreviations

Ecopetrol                     Empresa Colombiana de Petróleos S.A.

LBF                                             Larger benthic foraminifera

NIST                                         National Institute of Standards and Technology

SJDB                                        San Jacinto deformed belt

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