Marine deposits of the Chuy Formation (late Pleistocene) and isostatic readjustments in the area of Laguna de Rocha (Uruguay)

Abstract

The Chuy Formation is characterized by up to 135 m of an alternation of green pelites and fine to coarse sandstones with sparse invertebrate fossils. The marine deposits are interbedded with continental, loessic deposits of the Libertad Formation and overlain by the Dolores Formation, made up of mudstones with calcareous concretions. The results of the radiocarbon dating showed calibrated ages of 13.9±0.2, 41.5±1.9 and 50±3 ka BP on bioclasts of marine fossils at an elevation (above sea level, asl) of -2.8, -6.13 and -8 m respectively. Such ages and elevations are in disagreement with the sea-level evolution inferred for the Late Pleistocene. Two possible explanations are: (a) the ages represent minimum ages and deposition took place during the last interglacial at 115-130 ka (Marine Isotope Stage MIS 5e), or (b) they represent depositional ages but the area experimented large isostatic readjustments during and after the last glaciation. Several lines of evidence suggest a Late Pleistocene age for the upper Chuy Formation, including the δ18O curve obtained from invertebrate shells, which shows large secular variations consistent with MIS 1 to 7. The proposed scenario envisages significant subsidence between 50-20 ka due to the far-field effects of glacial load in the Andes/Patagonia. At 20 ka the eustatic regression outpaced subsidence, leading to continentalization of the Laguna de Rocha area. Marine conditions returned at 15 ka and into the Holocene, except for continental deposits (Dolores Formation) at ca. 11-10 ka (Younger Dryas). An uplift of 115 m took place between 15 and 9 ka in the area, which is interpreted as post-glacial rebound. In the Holocene, moderate subsidence was further recorded. A regional trend is observed, with uplift of marine deposits increasing towards the W-SW, which is consistent with an explanation as post-glacial isostatic rebound.

La Formación Chuy se caracteriza por hasta 135 m de una alternancia de pelitas verdes y areniscas finas a gruesas con fósiles de invertebrados marinos. Los depósitos marinos están intercalados con depósitos loéssicos continentales de la Formación Libertad y sobreyacidos por la Formación Dolores, con lodolitas con concreciones calcáreas. Los resultados de dataciones radiocarbónicas mostraron edades calibradas de 13900±200, 41500±1900 y 50000±3000 años AP, para bioclastos de fósiles marinos a una cota sobre el nivel medio del mar (NMM) de -2,8, -6,13 y -8 m, respectivamente. Estas edades y cotas están en desacuerdo con la evolución del nivel medio del mar aceptada para el Pleistoceno tardío. Dos posibles explicaciones son: (a) las edades representan edades mínimas y la depositación tuvo lugar durante el último interglacial (115-130 ka; MIS 5e), o (b) representan edades de depositación, pero el área experimentó grandes reajustes isostáticos durante y después de la última glaciación. Varias líneas de evidencia favorecen una edad Pleistoceno tardío para la Formación Chuy superior, incluyendo la curva de δ18O obtenida para conchillas de invertebrados, que muestra grandes variaciones seculares consistentes con los estadios MIS 1 a MIS 7. El escenario propuesto prevé un hundimiento significativo entre 50-20 ka debido a los efectos lejanos de la carga glacial en los Andes/Patagonia. A los 20 ka, la regresión eustática superó al hundimiento, lo que llevó a la continentalización en el área de Laguna de Rocha. Las condiciones marinas regresaron a los 15 ka y durante el Holoceno, excepto por depósitos continentales (Formación Dolores) en 11-10 ka (Younger Dryas). Se produjo un levantamiento de unos 115 m entre 15 y 9 ka en la zona, lo que se interpreta como un rebote post-glacial. En el Holoceno, se registra nuevamente un hundimiento moderado. Se observa una tendencia regional, con un aumento de los depósitos marinos hacia el W-SW, lo que es consistente con un rebote isostático post-glacial.