Identification and correlation of Oligocene ignimbrites in well bores, Alamosa Basin (northern San Luis Basin), Colorado, by single­crystal laser­fusion 40 Ar/ 39 Ar geochronology of well cuttings

The Alamosa Basin is the northern sub­basin of the San Luis Basin, Rio Grande rift, south­central Colorado. Within the Alamosa Basin is a lithologically complex, andesitic­to­rhyolitic Oligocene vol­ canic sequence that includes welded ignimbrites (ash­flow tuffs), non­welded tuffs, volcaniclastic sed­ iments, and lava flows. Within this sequence, regional Oligocene ignimbrites can be recognized in the subsurface by combining well­cutting petrology, geophysical­log correlation, and 40Ar/39Ar geochronology of single crystals from selected well cuttings. Single crystals dated in this study were selected using criteria designed to minimize contamination problems inherent to well­cutting samples. Where possible, phenocrysts of sanidine or biotite were separated from cutting fragments displaying distinctive eutaxitic welded tuff textures. Loose, matrix­ free sanidine crystals picked directly from cuttings were also dated. Laser­fusion analyses of samples with sufficiently large and numerous single crystals revealed one or more well defined populations of single­crystal ages (2 σ precision typically ≤ ± 0.4 Ma for individual crystals, ≤ ± 0.2 Ma for popula­ tions). These 40Ar/39Ar data allow subsurface ignimbrites to be correlated with regional ignimbrite chronology. Identified ignimbrites include the 27.3 Ma Carpenter Ridge Tuff , the 27.8 Ma Fish Canyon Tuff, and a member of the 30–29 Ma lower Treasure Mountain Group, all erupted from calderas in the 35–23 Ma San Juan volcanic field, and the 32.9 Ma Gribbles Park Tuff, erupted from the Bonanza caldera of the 38–30 Ma Central Colorado volcanic field. Regional ignimbrites recognized in selected wells by 40Ar/39Ar data are readily correlated using well­log data to undated ignimbrites in other wells. Subsurface correlations constrained by geochronology demonstrate that the Conejos Formation from the San Juan Mountains, with possible contributions from the Central Colorado volcanic field, is thickest in the Monte Vista graben of the western half of the Alamosa Basin and is thin to absent in the eastern half. The Gribbles Park Tuff from the Bonanza caldera is interlayered with the Conejos Formation in the western half of the Alamosa Basin and is also present in the eastern half. Post­ Conejos ignimbrites appear to have blanketed the entire region, implying subdued aggradational paleotopography. Inter­ignimbrite volcaniclastic sediments are thickest near the western margin of the graben. These formations record an early phase of regional Oligocene extension that is documented in other basins of the Rio Grande rift. The Santa Fe Group, which contains sanidine derived from region­ al ignimbrites, lies unconformably above the 27.3 Ma Carpenter Ridge Tuff, a distinctive seismic mark­ er horizon. In contrast to the underlying Oligocene volcanic sequence, the Santa Fe Group thickens eastward into the Baca sub­graben and records the main episode of rift valley formation.