Boletín del Museo Nacional de Historia Natural, Chile 64: 41-68 (2015)

Redefinition, Stratigraphy and Facies of the Lo Valdés formation (Upper Jurassic-Lower Cretaceous) in Central Chile

Christian Salazar (a) & Wolfgang Stinnesbeck (b) (a) Área Paleontología, Museo Nacional de Historia Natural, Parque Quinta Normal s/n, Casilla 787, Santiago, Chile; christian.salazar@mnhn.cl (b) Institut für Geowissenschaften, Universität Heidelberg, INF 234, Im Neuenheimer Feld 234, 69120 Heidelberg, Germany

Abstract

Lo Valdés Formation was informally divided in three members (Spilitas, Arenáceo and Calcáreo). A redefinition of the Lo Valdés Formation is proposed here which reduces this lithostratigraphic unit to the "Arenáceo" and "Calcáreo" members; the "Spilitas" member is treated as a separate unit, termed the Baños Morales Formation. The new Baños Morales Formation (formerly "Spilitas" member of the Lo Valdés Formation) is 760 meters thick and consists predominantly of porphyry andesite and volcanic breccia, while intercalated sedimentary rocks are rare and restricted to four units, each a few meters thick. The type locality for the Baños Morales Formation is on the southern side of the El Volcán valley, in the high Andes southeast of Santiago (70°02`57``W and 33°49`41``S). Ammonites and other molluscs from the sedimentary rocks intercalated with the andesitic rock sequence indicate an earlymiddle Tithonian age for the Baños Morales Formation. The Lo Valdés Formation as re-defined here conformably overlies the Baños Morales Formation. Its type locality is located on the southern side of the El Volcán River (70°02`52``W and 39°49`50``S). The unit consists of siliciclastic and carbonate sedimentary rocks separated into three formal members (from base to top), the Escalador, Placa Roja and Cantera Members. The Lo Valdés Formation is late Tithonian to Hauterivian in age, based on abundant and relatively diverse ammonite assemblages.

The lithological composition and biotic content of the Lo Valdés Formation suggest shoreface, offshore transition and offshore environments. The carbonate content increases upsection. The Escalador Member represents shoreface facies, with transgressive shallow marine intervals and a storm-dominated shelf facies. Offshore transition facies are reflected in the Placa Roja Member by rhythmically-bedded siltstone, calcareous siltstone, wackestone and packstone. The presence of disseminated pyrite and high content of organic matter indicate reducing and low-energy environments.

An offshore (outer-ramp) environment is present in the Cantera Member towards the top of the section and is represented by an increase in silty wackestone and mudstone and a decrease in faunal richness and abundance. The re-definition of Lo Valdés Formation, and assignation of the new Baños Morales Formation show that two main events occurred in the Andean Basin during the Late Jurassic - Early Cretaceous transition. The Baños Morales Formation records a dominance of andesitic lithologies that indicates volcanic events with quiescence, the latter evidenced by decimetre-scale sedimentary layers. A prominent lithological change, from volcanic dominance to the exclusively marine succession of the Lo Valdés Formation, marked the second event during this time in the Andean Basin.

Key words: Lo Valdés Formation, Baños Morales Formation, Chile.

Resumen

Redefinición, Estratigrafía y Facies de la Formación Lo Valdés (Jurásico Superior - Cretácico Inferior) en Chile central. La Formación Lo Valdés fue informalmente dividida en tres miembros (Spilitas, Arenáceo y Calcáreo). Una redefinición de la Formación Lo Valdés, incluyendo la reducción de las unidades litoestratigráficas de los miembros Arenáceo y Calcáreo, mientras que el miembro Spilitas es tratado como una unidad separada, denominada la Formación Baños Morales. La nueva Formación Baños Morales (anteriormente el miembro Spilitas de la Formación Lo Valdés) tiene 760 metros de potencia, y predominantemente consiste de andesitas porfiricas y brechas volcánicas, con sólo cuatro unidades sedimentarias de algunos metros intercaladas en estas litologías volcánicas. La localidad tipo de la Formación Baños Morales, está en la ladera sur del valle del río Volcán, en la cordillera de los Andes, al sureste de Santiago (70°02`57``W y 33°49`41``S). Ammonites y otros moluscos provenientes de los niveles sedimentarios intercalados en las secuencias de rocas andesíticas indican una edad titoniana temprana a media para la Formación Baños Morales. La Formación Lo Valdés sobreyace concordantemente a la Formación Baños Morales. Su localidad tipo está ubicada en la ladera sur del valle del rio Volcán (70°02`52``W y 39°49`50``S). La unidad consiste de rocas siliciclásticas y carbonáticas y aquí es separada en tres miembros (de base a techo) como los Miembros Escalador, Placa Roja y Cantera. La Formación Valdés abarca del Titoniano tardío al Hauteriviano, basado en la abundancia y riqueza relativa de ammonites.

La composición litológica y el contenido biótico de la Formación Lo Valdés permiten interpretar ambientes de costero, de transición a costa afuera y de costa afuera. El contenido carbonático aumenta hacia la parte superior de la sección. El Miembro Escalador representa un ambiente costero con intervalos de transgresión de aguas someras y una facies de tormenta en plataforma. Facies de un ambiente de transición de costa afuera están reflejados en el Miembro Placa Roja por intercalaciones rítmicas de lutitas, lutitas calcáreas, wackestone y packstone. La presencia de pirita diseminada y altos contenidos de materia orgánica indican ambientes de reducción y baja energía. Ambientes de costa afuera (rampa externa) están presentes en el Miembro Cantera hacia el techo de la sección y son representados por un incremento en wackestone lutítico y mudstone y un decrecimiento en la abundancia de fauna. La redefinición de la Formación Lo Valdés, y la asignación de la nueva Formación Baños Morales muestran que existen dos eventos principales en la Cuenca Andina durante la transición del Jurásico Tardío - Cretácico Temprano. La Formación Baños Morales contiene una dominancia de litologías andesíticas que indican eventos volcánicos con una pausa, que está evidenciado por capas sedimentarias decimétricas. Un cambio litológico fuerte, de la dominancia volcánica a la Formación Lo Valdés exclusiva sedimentaria marina, marca un segundo evento durante este tiempo en la Cuenca Andina.

Palabras claves: Formación Lo Valdés, Formación Baños Morales, Chile.