Ein Highlight für Argentinienreisende sind die Täler am Rand des Puna-Hochplateaus in der Nordwestecke des Landes, in den Provinzen Salta und Jujuy. Neben Kultur gibt es hier auch merkwürdig geformte Felsformationen und außergewöhnlich bunte Berge zu sehen: insbesondere in der Quebrada de Humahuaca (z.B. mit dem Cerro de los Siete Colores bzw. „Berg der sieben Farben“ bei Purmamarca und der Paleta del Pintor bzw. „Palette des Malers“ bei Maimara) und in den Valles Chalchaquis (die Täler nördlich und südlich von Cafayate, insbesondere mit der Schlucht Quebrada de las Conchas zwischen Cafayate und Alemania und der Quebrada de la Flecha bei Angastaco).
Die Gesteine sind überwiegend klastische Sedimente (Sandstein, Tonstein, Konglomerate etc.), die aufgrund der unterschiedlichen Gehalte an Hämatit, verschiedenen Tonmineralen usw. unterschiedlich gefärbt sind (dazwischen gibt es auch den einen oder anderen Kalkstein und Vulkanit). Allerdings sind diese Gesteine zu sehr verschiedenen Zeiten unter sehr unterschiedlichen Bedingungen abgelagert worden.
Bevor wir die Ablagerung dieser Sedimente verfolgen, müssen wir uns klar machen, dass diese erst spät durch tektonische Überschiebungen gegeneinander verschoben, verkippt und gefaltet wurden (die Anden gab es natürlich noch nicht). Oft fallen die Schichten steiler ein als der Hang, sodass die geologisch tiefen Schichten den oberen Teil eines Berges ausmachen können, während die geologisch höheren Schichten seitlich am Talrand liegen (das ist beispielsweise gut an der Paleta del Pintor bei Maimara zu sehen).
Die ältesten Gesteine der Region, die Puncoviscana Formation, stammen aus dem Neoproterozoikum, genauer aus dem Ediacarium. Zu dieser Zeit gab es die ersten mehrzelligen Tiere, die am ehesten mit Quallen und Anemonen vergleichbar sind. Der Rand des Großkontinents Gondwana wurde damals vom Meer überflutet und in diesem Becken lagerten sich vor allem klastische Sedimente (Turbidite und pelagische Tonsteine) und vereinzelt Flachwasserkarbonate und Vulkanite ab. Diese Gesteine bauen heute vor allem die höheren (und weniger intensiv gefärbten, rötlichbraunen und grünlichgrauen) Bereiche der Bergrücken auf.
Zeitweise hob sich die Region wieder aus dem Wasser (keine Sedimentation), bevor im Kambrium in flachem Wasser vor allem Sandsteine abgelagert wurden (Mesón Gruppe, wobei die Wassertiefe wechselte). Hierzu gehört der größte Teil des Hangs der Paleta del Pintor und der unterste Teil des Cerro de los Siete Colores sowie das von hier nach Süden führende Tal.
Bis zu diesem Moment haben wir es mit einem passiven Kontinentalrand zu tun, doch im Ordovizium kommen Subduktionszonen, Inselbögen und Kollisionen von Minikontinenten ins Spiel („Famatinian cycle“). Während es im Norden der Region nur zu einer leichten Metamorphose kam, wurden die Gesteine im Süden zu hochgradigen Gneisen umgewandelt und es kamen magmatische Gesteine wie Granite dazu. Betroffen ist vor allem die Region der heutigen Sierras Pampeanas (hohe und durch weite Becken getrennte Bergrücken zwischen Cafayate, Cordoba und San Luis).
Die kontinuierliche Subduktion ozeanischer Kruste unter den Kontinentalrand begann im Jura, wobei sich die Plattengrenze noch viel weiter westlich als heute befand: Die Magmatite des damaligen Vulkanbogens befinden sich heute an der Pazifikküste in Chile, der Bereich der heutigen Anden war noch nicht betroffen. Die abtauchende Platte raspelte später immer mehr vom Kontinent ab, die Plattengrenze und der Vulkanbogen verlagerten sich also immer weiter Richtung Argentinien.
Zunächst entstanden im Landesinneren jedoch in der Kreidezeit große Grabensysteme, die vermutlich als „Backarc“ zu deuten sind, d.h. die Dehnung geht auf den Zug der abtauchenden Platte zurück. Dazu gehörte der aus mehreren Becken bestehende Salta-Graben (das Stadtgebiet von Salta lag damals eigentlich auf einem Horst zwischen zwei Gräben), an den sich im Norden das Potosí-Becken anschloss. In der Kreide und im Paläogen wurde dieses Grabensystem mit bis zu 5000 m Sediment gefüllt (Salta Group): zunächst (synrift) gab es vor allem Schwemmfächer, Flüsse, Seen und ein paar Sanddünen, nach dem Ende der Dehnung drang im Paläogen zweitweise das Meer in die Becken ein (Flachwasserkarbonate), später gab es wieder Flüsse, Seen und Salztonebenen in einem mal feuchten und mal trockenen Klima. Die Gesteine der Berge beiderseits des Rio de las Conchas (Quebrada de Cafayate = Quebrada de las Conchas) gehören überwiegend zur Salta-Gruppe. An der Paleta del Pintor gibt es einen schmalen Streifen ganz unten am Talrand. Größere Schuppen mit Paläogen gibt es in den Bergen auf der anderen Talseite. Der größte Teil des Cerro de los Siete Colores gehört wohl zu den Postrift-Sedimenten. Ich habe verschiedene geologische Karten gesehen, die ihn entweder in die Kreide oder ins Tertiär stellen.
Die Hebung der Anden begann erst im Miozän (siehe auch mein Buch Bewegte Bergwelt). Die Dynamik der Subduktionszone führte zunehmend zu einer Kompression des Kontinentalrands, es kam zur Überschiebung von Gesteinsdecken Richtung Osten und einer entsprechenden Verkürzung und Verdickung der Kruste. Unsere Region war damals das Vorlandbecken am Rand dieses Gebirges, das den Erosionsschutt (Konglomerate, Sandsteine, Tonsteine) der Anden aufnahm (ein solches Vorlandbecken senkt sich unter der Last der Sedimente, sodass es trotz Ablagerung flach bleibt). Die Flüsse entwässerten damals in gerader Linie Richtung Osten.
Mit der Zeit änderte sich das Bild aber: die Verformung griff im späten Miozän ins Vorland über (ausgelöst durch eine flachere Subduktion). Der Hauptteil der Bewegung blieb zwar auf die Anden beschränkt, aber auch weiter östlich kam es zu Überschiebungen entlang von reaktivierten älteren Störungen. Die meisten dieser steilen Überschiebungen waren nach Osten gerichtet, vereinzelt gibt es aber auf der anderen Seite auch Rücküberschiebungen in die entgegensetzte Richtung, was insgesamt im Profil wie ein Schnitt durch einen Blumenkohl aussieht. Eine Reihe von langen Bergrücken begannen sich, durch intramontane Becken getrennt, zu heben. Ihre Geometrie ist von den älteren Strukturen vorgegeben. Allen voran sind dies die als Sierras Pampeanas bezeichneten „Vorberge“ der Anden zwischen Tucuman, San Juan, San Luis und Cordoba, die in der Sierra Famatima mehr als 6000 m Höhe erreichen, aber auch die Berge auf den Seiten der Quebrada de Humahuaca. Das einst weite Vorlandbecken löste sich nun in einzelne intramontane Becken auf, von Bergen getrennt. Anfangs konnte die Erosion der Flüsse mithalten und Täler einschneiden, aber letztlich wurden die Flüsse abgelenkt und flossen durch die Becken parallel zu den Bergen in Nord-Süd-Richtung.
Im Pleistozän waren die vorgelagerten Bergrücken so hoch, dass sie das Klima der Region änderten: Feuchte Luft regnet seither bereits östlich der Bergrücken ab (bzw. vor allem in Bolivien in den Yungas, die vorherrschende Windrichtung ist Nordost, in Nordargentinien wird der Wind in eine Richtung parallel der Berge abgelenkt). In den intramontanen Becken herrscht seither ein trockenes Klima.
Ungefähr zu dieser Zeit hob sich auch das Puna-Plateau stark und schnell (es ist ebenfalls in Bergrücken und Becken gegliedert, aber im Schnitt deutlich höher als das nördlich anschließende relativ ebene Altiplano).
Die klastische Sedimentation innerhalb der Becken änderte sich natürlich entsprechend im Zeitraum von Miozän bis Quartär. Insbesondere gibt es mehr grobe Konglomerate und neben Schwemmfächern und Sedimentation in Flüssen (mit geänderter Fließrichtung) lagerten sich auch große Bergstürze an den Rändern ab. An der Passstraße von Purmamarca Richtung Chile ist eine beeindruckene Terrasse mit quartären Konglomeraten zu sehen, in die sich der Fluss nach einer weiteren Hebung wieder eingeschnitten hat. In den Valles Chalchaquis von Cachi über Cafayate bis südlich von Amaicha sind neogene und quartäre Sedimente weit verbreitet.
