Fundada en 1962

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IEDA

D GEOLOGICA DE CH

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la serena octubre 2015

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Revisión y nuevos antecedentes del Cretácico Superior en la depresión Central de la región de Antofagasta. Rodolfo Ferrando U. y Felipe Espinoza G. Departamento de Geología General, Sernageomin, Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile * email: rodolfo.ferrando@sernageomin.cl Resumen. La unidad informal Estratos de Paradero El Desierto fue definida por Cortés (2000) en el área de la Hoja Palestina; corresponde a una secuencia volcánica y continental del Cretácico Superior bajo que se habría depositado, en parte, durante la fase tectónica compresiva "Fase Peruana". Nuevos antecedentes geológicos y cronoestratigráficos impulsan una revisión de las características y distribución de los depósitos de esta y otras unidades similares/contemporáneas que podrían estar relacionadas con las condiciones tectónicas imperantes durante Cretácico Superior. Palabras Claves: Estratos de Paradero El Desierto,

Cretácico Superior, Fase Peruana, depresión Central Antofagasta.

1 Introducción La depresión Central de la región de Antofagasta, al menos entre la localidad de Baquedano y el cerro Los Trigos (23º00’-24º45’ S, aproximadamente), puede ser subdividida en, al menos, dos dominios geológicos y morfoestructurales, los que están limitados por importantes sistemas de falla de carácter regional. Un dominio "oriental" está caracterizado por el desarrollo de una cuenca y/o depocentros dónde se concentran depósitos mayormente volcánicos del Paleoceno-Eoceno, mientras que, en un dominio "occidental", están expuestos principalmente sedimentos clásticos y volcánicos del Cretácico Superior (Figura 1). Matthews et al. (2007) aportaron en el conocimiento de la geología regional del dominio "oriental" de la depresión Central. Sin embargo, la escasa información disponible hasta la fecha ha impedido lograr un mayor entendimiento de la geología del dominio "occidental". En este trabajo se presenta una compilación de la información disponible en este sector para el periodo Cretácico. La integración de esa información resulta en la elaboración de un modelo conceptual que contextualice los datos de los trabajos previos. Específicamente, se compilaron e integraron los datos de, al menos, 7 cartas geológicas escala 1:100.000 publicados por el Sernageomin: cartas Baquedano (Basso, 2004), Pampa Unión (Marinovic y García, 1999), Palestina (Cortés, 2000), Oficina Domeyko (Marinovic, 2007), Aguas Blancas (Ferrando et al., 2013), Los Vientos (Espinoza et al., 2012) y el informe inédito

realizado por Matthews et al. (2007). 2 Los Estratos de Paradero El Desierto Esta unidad, identificada originalmente por Cortés (2000) en el área de la Hoja Palestina, consiste en una secuencia de rocas volcánicas y sedimentarias continentales. En el área de la carta Aguas Blancas (Ferrando et al., 2013), rocas asignadas a esta unidad afloran en el sector del cerro Trapecio. En el área de la carta Baquedano (Basso, 2004) es correlacionable con la unidad Estratos de la Quebrada San Cristóbal. Sus litofacies más comunes corresponden, en general, a tobas dacíticas, lavas andesíticas y brechas volcánicas, pero también incluye areniscas y brechas sedimentarias (por ejemplo, en la vertiente oriental del cerro Trapecio), areniscas y paraconglomerados (al oeste del cerro Carrasco; Cortés, 2000) o conglomerados, bancos de areniscas y calizas (quebrada Culebrón, al sur de la mina Incahuasi; Basso, 2004). En el sector más austral de este dominio se estima una potencia mínima de 600 m (sector Cerro Trapecio), mientras que en la parte central, en el sector de la Hoja Palestina, se ha estimado un espesor de al menos 1.000 m (Cortés, 2000) y en el sector norte, en el área de la carta Baquedano, alcanzaría 2.500 m (Basso, 2004). Es decir, se observa un aumento progresivo en los espesores estimados para esta unidad desde el cerro Trapecio, en la parte sur, hacia el norte. Su base aparece expuesta sólo en los afloramientos en el área de la carta Baquedano, donde sobreyace, en discordancia de erosión y angular, a la Formación La Negra (Basso, 2004). Mientras que se encuentra cubierta, en discordancia, por una secuencia continental y volcánica del Cretácico Superior alto (Formación Quebrada Mala) a lo largo de todo el sector comprendido en este estudio. Ambas unidades están intruídas profusamente por cuerpos de composiciones variables y con un amplio rango de edades (ca. 110-61 Ma). A partir de la compilación de datos geocronológicos disponibles, es posible restringir temporalmente el volcanismo del Cretácico Superior bajo, a lo largo de la zona de estudio, al intervalo 100-90 Ma. Por otro lado, las poblaciones de edades en circones detríticos reportadas por Ferrando et al. (2013) en rocas sedimentarias de esta unidad, indicarían el aporte de al menos tres fuentes: la población mayor corresponde a

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circones con edades del Cretácico Superior bajo (ca. 98-92 Ma), mientras que otras dos poblaciones menos relevantes, indican la presencia de circones del Carbonífero-Pérmico (ca. 269-356 Ma) y del Ordovícico (ca. 437-478 Ma). En cuanto a su ambiente depositacional, esta unidad da cuenta de un ambiente sedimentario continental, con un importante aporte volcánico. Ferrando et al. (2013) interpretaron la ausencia de facies sedimentarias finas (distales) como evidencia de que los depocentros estudiados se encontrarían cerca de la(s) fuente(s) de emisión. 3 La Fase Peruana Durante el periodo de depósito estimado de las secuencias que conforman la unidad Estratos de Paradero El Desierto, tuvo lugar un periodo tectónico compresivo a lo largo de gran parte del margen occidental del continente, conocido como la Fase Peruana (Steinmann, 1929; Jaillard, 1992; Noblet et al., 1996; Cobbold et al., 2006; Ramos, 2010). En la Cordillera de Domeyko esta fase tendría su expresión aproximadamente a los 90-70 Ma (Amilibia et al., 2008), y sería responsable, al menos en parte, del alzamiento y exhumación de bloques tectónicos, además de la formación de una cuenca de antepaís (“cuenca de Atacama”), cuyos depósitos revelarían un carácter compresivo desde el Cretácico “medio” hasta hoy en día (Mpodozis et al., 2005; Arriagada et al., 2006). Nuevos estudios de detalle de las secuencias sedimentarias cretácicas, en el sector noroccidental del salar de Atacama, indicarían la existencia de una fase peruana “temprana” y otra fase “tardía” (entre los intervalos 107-83 Ma y 79-65 Ma, respectivamente; Bascuñán et al., 2015). Los ciclos observados por estos autores en las sucesiones sedimentarias, y las edades obtenidas, muestran que más que un evento único, se trataría de distintos pulsos compresivos recurrentes en el tiempo, similar a lo expuesto por Noblet et al. (1996) y Jaillard (1992) para distintas “fases” compresivas de los Andes Centrales y del Norte. Inmediatamente al oeste, en la cordillera de la Costa, una compleja sobreimposición de eventos tectónicos y de desplazamientos de bloques corticales han sido registrados durante el Mesozoico (Hervé, 1987; Scheuber et al., 1994; Taylor et al., 1998; Scheuber y González, 1999; Grocott y Taylor, 2002). En la actual cordillera de la Costa se propone para el Cretácico Superior bajo, en términos generales, el desarrollo de magmatismo y depositación en sistemas de cuencas transtensionales sinestrales, pasando a un sistema transpresional, con algunos inter-periodos extensionales alrededor de los 90 Ma (Scheuber et al., 1994; Grocott y Taylor, 2002).

En la zona de estudio, pocos son los antecedentes expuestos que apuntan a distinguir los probables efectos que este período compresional habrían tenido a lo largo de esta franja de la depresión Central. Sin embargo, tanto Cortés (2000), Basso (2004) y Ferrando et al. (2013) interpretan la discordancia entre los Estratos de Paradero El Desierto y la Formación Quebrada Mala como el efecto de un evento tectónico ocurrido en el intervalo 90-78 Ma. Este último sería probablemente equivalente a lo que también ha sido documentado por Ladino et al. (1997) en la zona de Sierra de Moreno, al noroeste de Calama.

Figura 1. Zona de estudio. Los polígonos verde oscuro y verde claro representan la distribución de los afloramientos de los Estratos de Paradero El Desierto y de la Formación Quebrada Mala, respectivamente. Modificado de Ferrando et al. (2013), Espinoza et al. (2012), Marinovic (2007), Basso (2004), Cortés (2000) y Marinovic y García (1999). 4 Discusión y Conclusiones Las unidades estratificadas del Cretácico Superior expuestas en la zona de estudio se pueden agrupar en los Estratos de Paradero El Desierto y en la Formación Quebrada Mala. Ambas unidades afloran principalmente en el dominio "occidental" de la depresión Central, y su distribución de litofacies pareciese estar controlada, en gran medida, por una serie de fallas, y sistemas de fallas, de carácter regional (entre ellas, las fallas Sargento Aldea, Paradero El Desierto, Cerro Negro, Sierra del Cobre, Sierra del Buitre, Mina Jardín, Cerro 1986, Trapecio y Catalina-Dominador). Este arreglo estructural define una cuenca elongada en dirección N-S, cuyo límite norte y sur son la falla Sargento Aldea, en el sector de Baquedano, y el Sistema de Fallas Catalina-Dominador, respectivamente. Especialmente en la franja oriental de este dominio de la depresión Central, se habrían desarrollado los principales depocentros de estas unidades. Mientras que, en la franja occidental de este dominio por sobre el “hombro de cuenca” (definido por las fallas Paradero del Desierto, Cerro Negro y Trapecio) se depositaron principalmente tobas y coladas andesíticas. En particular, los Estratos de Paradero El Desierto presentan una variación de espesores que va desde los 2.500 m, en los alrededores de la localidad de Baquedano (Basso, 2004), hasta los 600 m en el sector de cerro Trapecio (Ferrando et al., 2013). Mientras que al sur de los 24º25' S, las ignimbritas de la Formación Quebrada Mala están apoyadas directamente sobre rocas jurásicas (Ignimbrita Los Trigos; Espinoza et al., 2012), evidenciando el límite austral de la cuenca de los Estratos de Paradero El Desierto. Otras características importantes para el análisis son las siguientes: 1º Dependiendo del sector, distintas unidades subyacen discordantemente a la Formación Quebrada Mala: en algunos es posible observar a los Estratos de Paradero El Desierto ya plegados (al suroeste del cerro Carrasco; Cortés, 2000), mientras que en otros sectores corresponden a bloques de basamento del Paleozoico Superior. Esto indicaría que estos bloques de basamento ya se encontraban expuestos y también la existencia de un evento compresivo que deformó las secuencias del Cretácico Superior bajo, antes de los 78 Ma.

2º Las facies clásticas de los Estratos de Paradero El Desierto no evidencian una continuidad espacial ni tampoco una total equivalencia en sus litofacies. Estas características parecen tener alguna relación con estructuras secundarias de orientación NE-SO (falla Culebrón, Green, Palestina), que podrían explicar las variaciones de espesores de norte a sur, la discontinuidad de los afloramientos de las facies clásticas y las distintas discordancias entre las unidades. Luego, en el dominio geológico de la depresión Central "Occidental”, el período compresivo conocido como "Fase Peruana", se manifiesta en la discordancia entre los Estratos de Paradero El Desierto y la Formación Quebrada Mala (90-78 Ma), así como en la inversión de fallas de borde de una cuenca del tipo “pull-apart” (por ejemplo, la falla Trapecio; Ferrando et al., 2013), en las que se depositaron grandes volúmenes de sedimentos clásticos, intercalados con facies volcánicas. Por otro lado, la franja N-S limitada por los Sistemas de Fallas de Mina Jardín (SFMJ) y de Sierra del Cobre (SFSC), conforma un bloque alzado de basamento que habría sido un importante depocentro de la cuenca ‘Quebrada Mala’ al oriente de cerro Trapecio. Es probable, entonces, que posteriormente al evento de deformación en el intervalo 90-78 Ma, hubo un período extensional, al menos durante el depósito de la Formación Quebrada Mala (Campaniano). Posteriormente, el SFMJ y el Sistema de Falla de Catalina-Dominador (SFCD), habrían sido reactivados durante la fase contraccional ‘K-T’ (Cornejo et al., 2003; Espinoza et al., 2012; Ferrando et al., 2013), lo cual se evidencia claramente en la deformación observada en la Formación Quebrada Mala. Con lo observado hasta el momento, no ha sido posible distinguir entre una "fase temprana" y una "fase tardía" para el período compresivo de la Fase Peruana (sensu Bascuñán et al., 2015). No obstante, queda pendiente un análisis más detallado de las siguientes situaciones: a) En el sector del cerro Caballo Muerto, no queda completamente claro si el contacto entre rocas volcánicas de los Estratos de Paradero El Desierto con unidades intrusivas de ca. 100 Ma es intrusivo o discordante, lo que podría tener implicancias acerca de la eventual existencia de un evento de exhumación importante de la cordillera de la Costa en el intervalo 100-90 Ma. b) En algunos sectores es posible observar una aparente discordancia angular entre facies clásticas y volcánicas de la Formación Quebrada Mala, que puede ser acotada al intervalo 78-75 Ma. Sin embargo, no se ha podido dilucidar una explicación certera para esta observación. Agradecimientos

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ST 1 TECTÓNICA Y DEFORMACIÓN CORTICAL ANDINA

Figura 1. Zona de estudio. Los polígonos verde oscuro y verde claro representan la distribución de los afloramientos de los Estratos de Paradero El Desierto y de la Formación Quebrada Mala, respectivamente. Modificado de Ferrando et al. (2013), Espinoza et al. (2012), Marinovic (2007), Basso (2004), Cortés (2000) y Marinovic y García (1999). 4 Discusión y Conclusiones Las unidades estratificadas del Cretácico Superior expuestas en la zona de estudio se pueden agrupar en los Estratos de Paradero El Desierto y en la Formación Quebrada Mala. Ambas unidades afloran principalmente en el dominio "occidental" de la depresión Central, y su distribución de litofacies pareciese estar controlada, en gran medida, por una serie de fallas, y sistemas de fallas, de carácter regional (entre ellas, las fallas Sargento Aldea, Paradero El Desierto, Cerro Negro, Sierra del Cobre, Sierra del Buitre, Mina Jardín, Cerro 1986, Trapecio y Catalina-Dominador). Este arreglo estructural define una cuenca elongada en dirección N-S, cuyo límite norte y sur son la falla Sargento Aldea, en el sector de Baquedano, y el Sistema de Fallas Catalina-Dominador, respectivamente. Especialmente en la franja oriental de este dominio de la depresión Central, se habrían desarrollado los principales depocentros de estas unidades. Mientras que, en la franja occidental de este dominio por sobre el “hombro de cuenca” (definido por las fallas Paradero del Desierto, Cerro Negro y Trapecio) se depositaron principalmente tobas y coladas andesíticas. En particular, los Estratos de Paradero El Desierto presentan una variación de espesores que va desde los 2.500 m, en los alrededores de la localidad de Baquedano (Basso, 2004), hasta los 600 m en el sector de cerro Trapecio (Ferrando et al., 2013). Mientras que al sur de los 24º25' S, las ignimbritas de la Formación Quebrada Mala están apoyadas directamente sobre rocas jurásicas (Ignimbrita Los Trigos; Espinoza et al., 2012), evidenciando el límite austral de la cuenca de los Estratos de Paradero El Desierto. Otras características importantes para el análisis son las siguientes: 1º Dependiendo del sector, distintas unidades subyacen discordantemente a la Formación Quebrada Mala: en algunos es posible observar a los Estratos de Paradero El Desierto ya plegados (al suroeste del cerro Carrasco; Cortés, 2000), mientras que en otros sectores corresponden a bloques de basamento del Paleozoico Superior. Esto indicaría que estos bloques de basamento ya se encontraban expuestos y también la existencia de un evento compresivo que deformó las secuencias del Cretácico Superior bajo, antes de los 78 Ma.

2º Las facies clásticas de los Estratos de Paradero El Desierto no evidencian una continuidad espacial ni tampoco una total equivalencia en sus litofacies. Estas características parecen tener alguna relación con estructuras secundarias de orientación NE-SO (falla Culebrón, Green, Palestina), que podrían explicar las variaciones de espesores de norte a sur, la discontinuidad de los afloramientos de las facies clásticas y las distintas discordancias entre las unidades. Luego, en el dominio geológico de la depresión Central "Occidental”, el período compresivo conocido como "Fase Peruana", se manifiesta en la discordancia entre los Estratos de Paradero El Desierto y la Formación Quebrada Mala (90-78 Ma), así como en la inversión de fallas de borde de una cuenca del tipo “pull-apart” (por ejemplo, la falla Trapecio; Ferrando et al., 2013), en las que se depositaron grandes volúmenes de sedimentos clásticos, intercalados con facies volcánicas. Por otro lado, la franja N-S limitada por los Sistemas de Fallas de Mina Jardín (SFMJ) y de Sierra del Cobre (SFSC), conforma un bloque alzado de basamento que habría sido un importante depocentro de la cuenca ‘Quebrada Mala’ al oriente de cerro Trapecio. Es probable, entonces, que posteriormente al evento de deformación en el intervalo 90-78 Ma, hubo un período extensional, al menos durante el depósito de la Formación Quebrada Mala (Campaniano). Posteriormente, el SFMJ y el Sistema de Falla de Catalina-Dominador (SFCD), habrían sido reactivados durante la fase contraccional ‘K-T’ (Cornejo et al., 2003; Espinoza et al., 2012; Ferrando et al., 2013), lo cual se evidencia claramente en la deformación observada en la Formación Quebrada Mala. Con lo observado hasta el momento, no ha sido posible distinguir entre una "fase temprana" y una "fase tardía" para el período compresivo de la Fase Peruana (sensu Bascuñán et al., 2015). No obstante, queda pendiente un análisis más detallado de las siguientes situaciones: a) En el sector del cerro Caballo Muerto, no queda completamente claro si el contacto entre rocas volcánicas de los Estratos de Paradero El Desierto con unidades intrusivas de ca. 100 Ma es intrusivo o discordante, lo que podría tener implicancias acerca de la eventual existencia de un evento de exhumación importante de la cordillera de la Costa en el intervalo 100-90 Ma. b) En algunos sectores es posible observar una aparente discordancia angular entre facies clásticas y volcánicas de la Formación Quebrada Mala, que puede ser acotada al intervalo 78-75 Ma. Sin embargo, no se ha podido dilucidar una explicación certera para esta observación. Agradecimientos

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Los resultados aquí presentados son parte del proyecto de cartografía geológica de la Carta Aguas Blancas, desarrollado por un equipo profesional del Departamento de Geología General, en el marco del Plan Nacional de Geología. El financiamiento en su totalidad corresponde a fondos sectoriales del Ministerio de Minería. Referencias Amilibia, A., Sàbat, F., McClay, K.R., Muñoz, J.A., Roca, E.,

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Complejos metamórficos paleozoicos de la cordillera de Vallenar: implicancias para la evolución

tectonomagmática del margen occidental de Gondwana Javier Álvarez*,1,2, Constantino Mpodozis3 (1) Departamento de Geología, Universidad de Chile. (2)Servicio Nacional de Geología y Minería, Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago. (3)Antofagasta Minerals S.A., Av. Apoquindo 4001, Piso 18, Las Condes, Santiago. * email: javier.alvarez@sernageomin.cl Resumen. La evolución geológica paleozoica del margen occidental pacífico de Gondwana en el norte-centro de Chile y Argentina habría estado controlada por procesos de subducción y acreción de terrenos alóctonos o para-autóctonos el último de los cuales (Chilenia) habría sido acrecionado en el Devónico Rocas metamórficas que forman enclaves dentro de los granitoides del Paleozoico superior-Triásico en la Cordillera de Vallenar (GLP: Gneisses de la Pampa, MQS; Migmatitas de Quebrada Seca) podrían ser remantes preservados del basamento de Chilenia. Estudios geocronológicos y geobarométricos efectuados en ambos complejos no permiten validar esta hipótesis. A pesar de ello, tanto los GLP como las MQS guardan un registro de los principales eventos de magmatismo, metamorfismo y deformación ocurridos en esa zona de los Andes durante el Paleozoico y Triásico. Palabras Claves: Paleozoico, metamorfismo, Chilenia,

geocronología U-Pb, circones. 1. Introducción Diversos modelos acerca de la evolución geológica del margen occidental de América del Sur durante el Paleozoico indica que ésta es el resultado de subducción y magmatismo, acompañada de la acreción de terrenos alóctonos y/o para-autóctonos. El último de los terrenos en ser acrecionado al margen correspondería a Chilenia (Ramos et al., 1984), bloque que se habría amalgamado al margen occidental de Gondwana a los ca. 390 Ma, (Devónico Medio). Su límite oriental (sutura) estaría representado por la faja de afloramientos de roca máficas y ultramáficas situadas a lo largo del valle de Calingasta-Uspallata y el Complejo Guarguaraz, en la Cordillera Frontal al, sur de Mendoza interpretado como un asociación de rocas afectadas por metamorfismo HP/LT durante la colisión (Ramos et al., 1984; Davis et al., 1999; Willner et al., 2011) Las evidencias directas acerca de la naturaleza del basamento precolisional de Chilenia son escasas debido a que la mayor parte de las cordilleras Principal y Frontal están formadas por rocas volcánicas e intrusivas del Carbonífero-Triásico y/o secuencias estratificadas

mesozoicas.El valle del río El Tránsito en la Cordillera Principal de Vallenar es unos de los pocos lugares donde afloran rocas metamórficas que forman enclaves dentro de los batolitos del Paleozoico superior (Fig. 1) y pueden ser consideradas como candidatos a constituir posibles remanentes preservados del basamento de Chilenia. Dentro de estos destacan pequeños afloramientos de ortogneises (Gneisses de la Pampa, GLP) y migmatitas Migmatitas de Quebrada Seca, MQS) descritas y estudiadas por primera vez por Ribba et al, (1988) y más tarde por Álvarez et al. (2013), Salazar et a.l (2013) y Álvarez (2015).

Figura 1. Mapa geológico simplificado del valle de río Tránsito entre el Tránsito y Alto del Carmen (Álvarez, 2015). GLP: Gneisses de la Pampa, MQS: Migmatitas de Quebrada Seca. 1) Complejo Metamórfico del Tránsito, 2) Granitoides del Carbonífero superior-Pérmico, 3) Granitoides Triásicos, 4) Secuencias estratificadas mesozoicas, 5) Intrusivos terciarios. Triángulos indican dataciones U-Pb. (Fuentes en Salazar et al., 2013 y Álvarez, 2015). El objetivo de esta contribución es establecer la naturaleza y edad de los GLP y MQS para analizar su rol en la evolución tectono-metamórfica del margen