Depositional environments of Quaternary lacustrine travertines and stromatolites from highaltitude Andean lakes, northwestern Argentina

Abstract

[EN]: Four distinctive depositional subenvironments of fossil travertines and stromatolites are identified in three high-altitude (3500–4000 m above sea level) lacustrine basins: El Peinado, San Francisco (Las Coladas Salar subbasin), and Las Peladas (southern Andean Altiplano, northwestern Argentina). These late Quaternary occurrences are characterized using geomorphological, sedimentological, petrographic, and stable isotopic data. Stromatolites of cyanobacterial origin only develop in shallow lacustrine margins of El Peinado basin. In the same basin, macrophytic travertines occur both near thermal spring seepage areas along the lake margin as in situ facies and in littoral lacustrine environments up to water depths of several metres as phytoclastic travertine facies. The stromatolites and macrophytic travertines have relatively heavy δ18O compositions, suggesting initial 16O-depleted waters and (or) evaporation effects through time. Their high δ13C compositions are interpreted as a reflection of intense CO2 evasion from the thermal groundwaters feeding the lakes. Similar laminated travertine facies, with no petrographic evidence for biotic origin, occur in both Las Coladas and Las Peladas basins. Neither petrographic nor isotopic data alone can differentiate between these two cases. Besides, diagenetic overprint in Las Peladas facies precludes the use of isotopic values as original isotopic signatures. However, the depositional environmental conditions defined by the geomorphological and sedimentological features are different. Laminated aragonitic crusts in Las Coladas basin formed in a shallow, saline lake and are associated with shoreline and terrace deposits cemented by aragonite. These travertine crusts represent periods of spring, 16O-rich discharge to the lake, as suggested by the lighter oxygen isotopic compositions. In contrast, travertines from Las Peladas occur as laminated calcitic and aragonitic units intercalated at the top of fining-upward sequences composed of conglomerates, sandstones, and intraclastic limestones. Sedimentological data suggest that these travertines originated in fluvial-influenced lake margins during low lake-level episodes.

[FR]: Quatre sous-environnements distincts de déposition de 1tr2a8v3ertins et de stromatolithes fossilifères sont identifiés dans trois bassins lacustres de haute altitude (3500–4000 mètres au-dessus du niveau de la mer), soit les bassins El Peinado, Lad Coladas et Las Peladas (Altiplano andain sud, au nord-ouest de l’Argentine). Ces occurrences du Quaternaire tardif sont caractérisées au moyen de données géomorphologiques, sédimentologiques, pétrographiques et d’isotopes stables. Les stromatolithes d’origine cyanobactérienne ne se développent que dans les marges lacustres peu profondes du bassin El Peinado. Dans ce même bassin, les travertins macrophytiques se retrouvent près de régions de sources d’infiltration thermales le long de la bordure du lac, en tant que faciès in situ, et dans des environnements lacustres littoraux jusqu’à des profondeurs de plusieurs mètres, en tant que faciès de travertins phytoclastiques. Les stromatolithes et les travertins macrophytiques ont des compositions relativement élevées en δ18O, suggérant des eaux initialement pauvres en 16O et (ou) des effets de l’évaporation dans le temps. Leurs compositions élevées en δ13C sont interprétées comme le reflet d’un échappement intense de CO2 des eaux souterraines thermales qui alimentent les lacs. Des faciès semblables de travertins laminés, sans évidence pétrographique d’une origine biotique, se retrouvent dans les bassins de Las Coladas et de Las Peladas. Ni les données pétrographiques ni les données isotopiques ne peuvent seules faire la différence entre ces deux cas. De plus, la surimpression diagénétique dans le faciès Las Peladas empêche l’utilisation de valeurs isotopiques en tant que signatures isotopiques d’origine. Toutefois, les conditions environnementales de déposition définies par les caractéristiques géomorphologiques et sédimentologiques sont différentes. Des croûtes laminées d’aragonite dans le bassin de Las Coladas forment un lac salé peu profond et elles sont associées aux dépôts de rivage et de terrasse cimentés par l’aragonite. Ces croûtes de travertin représentent les périodes de printemps, de décharge riche en 16O vers le lac, tel que suggéré par les compositions isotopiques d’oxygène plus léger. Par contre, les travertins de Las Peladas se présentent comme des unités calcitiques et aragonitiques laminées intercalées au sommet de séquences à affinement vertical ascendant composées de conglomérats, de grès et de calcaires intraclastiques. Les données sédimentologiques suggèrent que ces travertins proviennent de bordures des lacs influencés par les cours d’eau au cours d’épisodes où le niveau du lac est bas.