The basaltic volcanism of the Dumisseau Formation in the Sierra de Bahoruco, SW Dominican Republic: a record of the mantle plume magmatism of the Caribbean Large Igneous Province

Abstract

La Fm Dumisseau aflorante en la Sierra de Bahoruco ofrece la oportunidad de estudiar en tierra el magmatismo de pluma mantélica generador de la Provincia Ígnea Caribeña (CLIP) durante el Cretácico Superior. Consiste en una secuencia de unos 1.0-1.5 km de potencia compuesta principalmente por flujos basálticos y depósitos piroclásticos máficos, con depósitos sedimentarios volcanogénicos subordinados e intrusiones sin-volcánicas de sills y diques doleríticos. Todas las rocas volcánicas fueron emitidas o re-sedimentadas en condiciones marinas relativamente profundas, como atestiguan también las raras intercalaciones de chert y calizas pelágicas. En base al contenido en MgO, TiO2 y de elementos traza incompatibles, en la Fm Dumisseau se identifican tres grupos geoquímicos: toleitas pobres en Ti; basaltos ricos en Ti o transicionales; y basaltos alcalinos ricos en Ti y en LREE. La modelización geoquímica indica una procedencia a partir de fundidos generados e incorporados a diferentes profundidades en el manto, lo cual es consistente con los procesos que tienen lugar durante el ascenso de una pluma mantélica bajo la corteza oceánica. Dos edades 40Ar/39Ar de roca total indican la extrusión de magmas al menos en el intervalo 92-74 Ma (límite Turoniense-Coniacense a Maastrichtiene), resultando coetáneos con la formación del CLIP. Como consecuencia, la Fm Dumisseau constituye un fragmento emergido del CLIP, con el que debe tener continuidad a través de la Dorsal de Beata. Estas rocas aparecen discordantes bajo las facies carbonatadas con algas rojas del Eoceno medio-superior, constituyendo el basamento volcánico cretácico de la Sierra de Bahoruco

he Dumisseau Fm outcropping in the Sierra de Bahoruco offers the opportunity for studying on land the mantle plume magmatism generator of the Caribbean large igneous province (CLIP) during the Late Cretaceous. It consists of a sequence of about 1.0-1.5 km-thick mainly composed of mafic basaltic flows and pyroclastic deposits, with subordinated volcanogenic sedimentary deposits and syn-volcanic doleritic sills and dikes. All the volcanic rocks were erupted or re-sedimented in relatively deep-marine conditions, as eviARTICULO 2_ART. El material tipo de la 28/09/17 08:04 Página 541 Introducción Localizada en el borde norte de la placa Caribeña (Fig. 1), la geología de la Isla de La Española resulta de la convergencia oblícua dirigida al NE/ENE del arco isla intraoceánico Caribeño con el margen meridional de la placa de Norteamérica, que culminó con la colisión arco-continente iniciada en el Paleoceno-Eoceno infedenced by the rare interbedded chert and pelagic limestone. On the basis of the MgO, TiO2 and incompatible trace elements contents three geochemical groups have been identified in the Dumisseau Fm: low-Ti tholeiites; high-Ti or transitional basalts; and high-Ti and LREE alkaline basalts. Geochemical modelling indicates a derivation from melts generated and incorporated at different depths in the mantle, which is consistent with the processes that take place during the rise of a mantle plume beneath the oceanic crust. Two 40Ar/39Ar wholerock ages indicate the extrusion of magmas at least in the 92-74 Ma time interval (Turonian-Coniacian boundary to Maastrichtian), resulting coeval with the formation of the CLIP. As a result, the Dumisseau Fm is an emerged fragment of the CLIP, with which it must have continuity through the Beata Ridge. These rocks are unconformably overlain by carbonate red algae facies of the middle-upper Eocene, constituting the volcanic basement of the Sierra de Bahoruco