Andean Geology 37 (1): 32-53. January, 2010
Andean Geology formerly Revista Geológica de Chile
www.scielo.cl/andgeol.htm
El Cenozoico del alto río Teno, Cordillera Principal, Chile central: estratigrafía, plutonismo y su relación con estructuras profundas
The Cenozoic of the upper Teno River, Cordillera Principal, Central Chile: stratigraphy, plutonism and their relation with deep structures
José Piquer1, Juan Carlos Castelli2, Reynaldo Charrier3, Gonzalo Yáñez4
1 Exploraciones Mineras Andinas S.A., Apoquindo 4775, oficina 602, Santiago, Chile. jpiquer@em.codelco.cl
2 Geovectra S.A., Granada 2101, Santiago, Chile. jccastelli@ uchile.cl
3 Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile. rcharrie@cec.uchile.cl
4 Gerencia Corporativa de Exploraciones, Huérfanos 1270, oficina 880, Santiago, Chile. gyane003@codelco.cl
RESUMEN. La evolución geológica cenozoica del sector central de la Cordillera Principal a ~35°S, se encuentra íntimamente relacionada con la evolución de estructuras profundas, las cuales habrían controlado, en distintas etapas de su historia, tanto la depositación de secuencias volcano-sedimentarias como el ascenso y emplazamiento de cuerpos intrusivos. Estudios estratigráficos en el entorno de estas estructuras, permiten confirmar la edad cenozoica de un conjunto de rocas piroclásticas y sedimentarias que subyacen concordantemente a lavas andesíticas de la Formación Abanico (asignada al Eoceno Tardío-Mioceno Temprano a Medio). Se determinó la existencia de cuatro fases intrusivas principales (diorita, granodiorita, pórfido riodacítico y pórfido dacítico, en ese orden de intrusión), cuyos productos afloran siguiendo una franja de orientación norte-sur. La granodiorita fue datada en 7,8±0,4 Ma (K-Ar en biotita). Pórfidos riodacíticos, considerados como facies marginales de la unidad anterior, se dataron en 7,9±0,4 Ma (K-Ar en fenocristales de plagioclasa). Se reconocieron dos estructuras de importancia regional: el Corrimiento El Fierro, y, más al oeste, se definió el Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses. En la caracterización de esta última estructura, se utilizó la modelación magnética de secciones como complemento a la información geológica. Se interpreta que el ascenso de las distintas fases intrusivas mencionadas fue controlado por el Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses. Este, al igual que el Corrimiento El Fierro, habría actuado como una falla normal de borde de cuenca durante el Eoceno Tardío-Moceno Medio, controlando la depositación de productos volcánicos y sedimentarios de la Formación Abanico. Ambas fallas fueron reactivadas en modo inverso durante un importante episodio de contracción tectónica y de elevada presión de fluidos inducida por circulación de magmas, en el Mioceno Tardío, focalizando el ascenso de los intrusivos mencionados.
Palabras clave: Andes, Chile central, Estructuras profundas, Cenozoico, Cuenca Abanico-Farellones, Magnetometria.
ABSTRACT. The Cenozoic geologic evolution of the central part of the Cordillera Principal at ~35°S, is intimately related to the geodynamic evolution of deep crustal structures, which during different stages contra lled the deposition of volcanosedimentary sequences, and the ascent and emplacement of epizonal intrusions. Newly defined stratigraphy around these structures confirms the Cenozoic age of a group of pyroclastic and sedimentary rocks, which conformably underlie andesitic lavas of the Abanico Formation (assigned to the Late Eocene-Early to Middle Miocene). Intrusive rocks correspond to four main phases (from oldest to youngest: diorite, granodiorite, rhyo-dacitic and dacitic porphyry), which oceurs in a North-South trending belt. The granodiorite was dated at 7.8+0.4 Ma (K-Ar in biotite). Rhyo-dacitic porphyries, considered as a marginal lithodeme of the granodiorite, yielded 7.9+0.4 Ma (K-Ar in plagioclase phenocrysts). Two main structures of regional importance were observed: the El Fierro thrust, and, towards the west, the Infiernillo-Los Cipreses Fault System. In the characterization of the latter, magnetic modeling of cross-sections were analyzed as a complement to the geologic information. The ascent of the different intrusive phases mentioned before, is interpreted as being controlled by the Infiernillo-Los Cipreses Fault System. This structure, as well as the El Fierro thrust, acted as a basin-margin normal fault during the Late Eocene-Mddle Mocene, contralling the deposition of the Abanico Formation. These faults were reactivated as reverse faults during an episode of major tectonic contraction and magmatic-induced high fluid pressure in the Late Mocene, focusing the ascent of the intrusive bodies.
Keywords: Andes, Central Chile, Deep structures, Cenozoic, Abanico-Farellones basin, Magnetometry.
1. Introducción
Numerosos estudios desarrollados en los Andes de Chile central (33-36°S), durante las últimas dos décadas, han revolucionado el conocimiento acerca de su evolución tectónica y paleogeografía durante el Cenozoico, aportando evidencias para la comprensión de un episodio extensional con desarrollo de una extensa cuenca volcano-tectónica (Cuenca de Abanico, Charrier et al., 2002, 2005; Godoy y Lara, 1994; Godoy et al., 1999) en la vertiente occidental de la Cordillera Principal. Los procesos geológicos que habrían condicionado la evolución de esta cuenca de intraarco estarían asociados a un progresivo adelgazamiento de la corteza, sucedida por un episodio de contracción tectónica que se inicia en el Mioceno Temprano (Charrier et al., 2002, 2005), el cual habría causado la inversión de la cuenca, la deformación de sus depósitos y la reactivación de las fallas normales asociadas al episodio de extensión, algunas de las cuales controlaron el emplazamiento de cuerpos intrusivos sintectónicos (Godoy, 1998).
Este artículo presenta los resultados de estudios recientes de geología estructural, estratigrafía, geocronología, susceptibilidad magnética y mapeo geológico a escala 1:25.000, desarrollados en la región oriental del valle del río Teno, en el sector comprendido entre el mencionado río y las lagunas del Teno y entre el río Infiernillo y el río Vergara (Fig. 1). Este sector se encontraba cubierto (en algunos casos parcialmente) por estudios de carácter regional (Klohn, 1960; González y Vergara, 1962; Davidson, 1971; Davidson y Vicente, 1973; Spichiguer, 1993) y su geología requería ser reinterpretada a la luz de los nuevos trabajos que han redefinido la estratigrafía, estructura y evolución de la Cordillera Principal más al norte, en el resto de Chile central. Los estudios que aquí se presentan permitieron aportar evidencias a favor de la noción de una cuenca extensional invertida a esta latitud, caracterizar las principales estructuras presentes y su relación con el magmatismo, precisar la cronología de algunos de los eventos involucrados en esta evolución e integrar los antecedentes obtenidos con aquellos disponibles de los demás estudios recientes desarrollados en la Cordillera Principal central.
2. Marco Geológico
Los depósitos cenozoicos prepliocenos de Chile central (33°-36°S), que constituyen el grueso de la Cordillera Principal en la región, son las formaciones Abanico, de edad Eoceno Tardío-Mioceno Temprano a Medio, y Farellones, del Mioceno Temprano a Tardío (Aguirre, 1960; Klohn, 1960; González y Vergara, 1962; Drake et al., 1982; Charrier et al., 1996,2002; Fuentes et al., 2002). El traslape de edad entre ambas formaciones se debe al diacronismo del contacto, el cual en términos generales es más joven hacia el sur de la región considerada (Charrier et al., 2005). La Formación Abanico consiste en hasta 3.000 m de rocas volcánicas, en algunos sectores con afinidades toleíticas y en otros calcoalcalina (Hollings et al., 2005). Contiene intercalaciones piroclásticas, volcanoclásticas y subordinadamente sedimentarias, las cuales localmente se encuentran fuertemente plegadas. Además, incluye numerosas intrusiones subvolcánicas de la misma edad del volcanismo (Vergara et al., 2004), y presenta una paragénesis de minerales metamórficos de bajo grado bien desarrollada (Levi et al., 1989; Bevins et al., 2003; Fuentes et al., 2002; Fuentes, 2004). Los afloramientos de esta formación forman dos cinturones N-S separados por la Formación Farellones (Fig. 1). En su borde oriental, la Formación Abanico se encuentra, generalmente, en contacto por falla con las rocas mesozoicas (Falla El Diablo-Las Leñas-El Fierro, Fig. 1; Davidson, 1971; Davídson y Vicente, 1973; Godoy, 1991; Godoy y Lara, 1994; Charrier et al., 1994,1996; Godoy et al., 1999;Fock et al., 2005). Esta(s) falla(s) corresponde(n) a fallas inversas de alto ángulo que presentan evidencias de haber sido originalmente fallas normales que fueron invertidas (Charrier et al., 1996, 2002, 2005). Estas estructuras habrían controlado la apertura de una cuenca volcano-tectónica extensional (Cuenca de Abanico o Cuenca de Coya-Machalí), en la que se depositaron rocas volcánicas y volcanoclásticas durante el Eoceno Tardío-Mioceno Medio, la cual habría sido invertida durante eventos compresivos del mio-plioceno (Godoy et al., 1999; Charrier et al., 2002,2005). En algunas localidades se observa, además, que los depósitos de la Formación Abanico se disponen discordantemente sobre las unidades mesozoicas pertenecientes a las cuencas de trasarco de la Primera Etapa del Ciclo Andino, Jurásico y Cretácico Temprano (Charrier et al., 1996, 2002; Fock et al., 2006). De acuerdo al trabajo de Davidson (1971), en la zona de estudio las unidades mesozoicas presentes corresponden a las formaciones Nacientes del Teno (Bajociano Temprano-Oxfordiano Tardío), Río Damas (Kimmeridgiano) y Baños del Flaco (Titoniano-Neocomiano), además de afloramientos muy restringidos del Grupo Choiyoi (Permo-Triásico).
La Formación Farellones es una sucesión casi enteramente volcánica de carácter calcoalcalino, suavemente plegada, y que aflora aproximadamente entre 32° y 35°S (Vergara et al., 1988). Alcanza un espesor de 2.400 my consiste en lavas andesíticas a riolíticas, depósitos piroclásticos, volcanoclásticos, y escasas intercalaciones sedimentarias (Thiele, 1980; Charrier, 1981; Vergara et al., 1988). Su contacto con la subyacente Formación Abanico se presenta concordante y discordante según la zona de estudio considerada, en general dependiendo de la cercanía con estructuras que hayan producido plegamiento en la Formación Abanico, previo a la depositación de la Formación Farellones (Charrier et al., 2002). Como ha sido mencionado anteriormente, la edad del contacto es variable, en general disminuyendo hacia el sur (Charrier et al., 2005).
La actividad plutónica asociada con esta evolución se aloja principalmente en rocas de la Formación Abanico y es contemporánea con la depositación de la Formación Farellones. En general, los plutones se disponen formando alineaciones discontinuas de orientación aproximadamente paralela a la cadena Andina y de edad decreciente hacia el este (Aguirre, 1960; González y Vergara, 1962; Kurtz et al., 1997), algunos de los cuales están asociados a pórfidos 'supergigantes' de Cu-Mo, de edad Mioceno Tardío-Plioceno (Los Pelambres, Río Blanco-Los Bronces, El Teniente), desarrollados en zonas de alteración asociadas a 'stocks'multifásicos, brechas hidrotermales y diatremas, emplazados en rocas de las formaciones Abanico y/o Farellones (Serrano et al., 1996; Skeweset al., 2002;Maksaeve et al., 2004).
3. Reinterpretación de la estratigrafía
En afloramientos ubicados en la parte alta del valle del río Teno, primero asignados a la Formación Plan de los Yeuques (González y Vergara, 1962) y luego al miembro medio de la Formación Colimapu (Davidson, 1971), ambas de edad cretácica tardía, se realizó recientemente el hallazgo de fósiles de mamíferos que permiten afirmar sin lugar a dudas que, al menos, parte de las mencionadas rocas son de edad miocena temprana (Charrier et al., en prensa; Andre R. Wyss, comunicación verbal, 2009), pertenecientes probablemente a la Formación Abanico. Una situación similar se había producido anteriormente en el sector de Termas del Flaco (valle del río Tinguiririca) inmediatamente al norte (Charrier et al., 1990, 1996; Wyss et al., 1994).
Sobre la base de la continuidad estratigráfica observada en la zona de trabajo (Fig. 2), y partiendo del conocimiento de la edad terciaria del nivel piroclástico donde se realizó el hallazgo de restos de mamíferos fósiles, se puede concluir que todas las rocas asignadas por Davidson (1971) a la Formación Colimapu, facies volcánica, son en realidad de esa edad. Esto corrobora la interpretación dada por Spichiguer (1993), quien había asignado a la Formación Abanico todas las rocas estratificadas del área de estudio al oeste del Corrimiento El Fierro. En el presente artículo se agrupan estas rocas principalmente piroclásticas como un miembro de la Formación Abanico, al cual se hará referencia como miembro oriental, por su ubicación geográfica en la zona de estudio (Fig. 2). Las rocas andesíticas suprayacentes serán denominadas informalmente en el presente trabajo como miembro occidental. Estas fueron asignadas por Davidson (1971) a la Formación Abanico, y se componen de andesitas porfíricas de piroxeno y brechas volcánicas andesíticas. Si bien por su posición sobre rocas piroclásticas del Mioceno Temprano estas rocas podrían corresponder eventualmente a la base de la Formación Farellones, por su contacto estratigráfico concordante sobre las rocas subyacentes, y por encontrarse plegadas solidariamente con las mismas, en este trabajo se asigna esta secuencia al techo de la Formación Abanico.
3.1. Miembro oriental
En la parte sur del área de estudio, aflora en los cordones montañosos que se encuentran entre los ríos Malo por el oeste y Vergara por el este. Más al norte, aflora inmediatamente al este del valle del río Teno. La columna estratigráfica tipo se muestra en la figura 3. En ella se diferencia entre las unidades presentes en la parte sur del área de estudio (columna A, subdividida en las unidades A1, A2, A3 y A4) de las presentes en la parte norte (columna B, unidades B1 y B2). Se indica también la equivalencia entre las unidades de ambas columnas. A continuación se describe la columna A, la cual aflora entre los ríos Malo y Vergara:
3.3.3. Unidad A1
Niveles de 1-2 m de espesor de conglomerados polimícticos con matriz de arenisca rojiza, clastos subredondeados de andesita y, en menor medida, de toba, de tamaño 3 a 7 cm. La potencia estimada de esta unidad es de 70 m. Se interpretan como depósitos fluviales moderadamente trabajados.
3.1.2. Unidad A2. Alternancias de:
| • | Lavas andesíticas porfíricas (fenocristales de plagioclasa en masa fundamental afanítica gris) o afaníticas en capas de 2-6 m de espesor. |
| • | Areniscas epiclásticas grises de grano medio y grueso, bien estratificadas, en bancos de 10-20 cm de espesor. |
| • | Lutitas con laminación milimétrica en bancos de 10 cm de espesor, interpretadas como depositadas en un ambiente lacustre. |
| • | Brechas sedimentarias matriz soportadas con clastos de andesita y toba, angulosos y mal seleccionados, de 2 a 7 cm, que forman niveles de 1 a 5 m de potencia, interpretados como producto de eventos de remoción en masa tipo flujos de detritos. El espesor total estimado de esta unidad es de 250 m. |
3.3.3. Unidad A3
Secuencia ininterrumpida de rocas piroclásticas. Se observan principalmente tobas de lapilli líricas y tobas de ceniza cristalinas, de color verdoso debido a la presencia de celadonita. Los piroclastos son líticos de andesita, plagioclasa, cuarzo con embabiamientos y en algunos casos pómez elongadas (estos últimos correspondientes a niveles de tobas soldadas con textura eutaxítica). Lamatriz es de cenizay esquirlas. Algunos niveles contienen fragmentos de madera carbonizada. La secuencia se interpreta como producto de sucesivas oleadas piroclásticas intercaladas con flujos piroclásticos pumíceos (ignimbritas). Los estratos tienen desde 1 hasta 15 m de potencia. El espesor total estimado de la unidad varía entre 800 y 1.100 m. A la parte superior de esta unidad pertenece el nivel piroclástico donde se realizó el hallazgo de restos fósiles de mamíferos cenozoicos (Charrier et al., en prensa; Andre R. Wyss, comunicación verbal, 2009).
3.1.4. Unidad A4
Continúa la secuencia piroclástica pero se observan además intercalaciones de:
| • | Brechas sedimentarias matriz soportadas con clastos angulosos de andesita y toba de tamaño variable entre 2 y 15 cm, en niveles de 1 a 2 m de espesor, interpretados como depósitos de flujos de detritos. |
| • | Lavas andesíticas, en sectores autobrechizados, en bancos de 3 a 6 m de espesor. |
| • | Areniscas epiclásticas de grano grueso, de color gris, en niveles de 20 a 50 cm de espesor. |
| • | Calcilutitas y niveles limosos, en ocasiones con laminación milimétrica interna, en bancos de 15 a 50 cm de espesor, interpretados como asociados a ambiente lacustre. |
| • | Conglomerados epiclásticos de grano medio, grueso y muy grueso, observándose tanto niveles clastosoportados como matriz soportados. Los clastos son de andesita y toba bien redondeados de tamaño entre 2 y 10 cm, alcanzando en un nivel muy grueso hasta 30 cm. La matriz es de arenisca epiclástica. La potencia de los estratos en general varía entre 1 y 5 m, alcanzando hasta 15 m en el caso de los niveles muy gruesos. Se interpretan como asociados a depósitos fluviales de alta energía, producto de la erosión de los centros volcánicos de la época. |
| • | Los niveles tobáceos presentan frecuentemente fragmentos de madera carbonizada. También se observaron restos vegetales en una capa de limo. El espesor estimado de esta unidad es de 550 m. |
Aproximadamente 5 km más al norte, entre los ríos Pellejo y Nacimiento y en los alrededores de Pichuante, se observó, de base a techo (columna B):
3.1.5. Unidad B1
Equivalente a la unidad A2 de la columna A. El espesor estimado de esta unidad es de 200 m. Se compone de intercalaciones de:
| • | Niveles de 3 a 6 m de potencia de lavas andesíticas porfíricas, confenocristales de plagioclasa de 1-2 mm en una masa fundamental afanítica gris oscuro. |
| • | Conglomerados epiclásticos finos y medios, polimícticos, en general bien seleccionados. Los clastos son de andesitas porfíricas, lavas afaníticas y tobas. Matriz de arcilla. Estratos de 50 cm a 1 m de espesor. Se interpretan como depósitos de tipo fluvial moderadamente trabajados, provenientes de la erosión de rocas volcánicas. |
| • | Niveles de 20 a 30 cm de espesor compuestos por limo y arenisca gris de grano fino, interpretadas como depositadas en un ambiente fluvial de baja energía a lacustre. |
3.1.6. Unidad B2
Equivalente a la unidad A3 de la columna A. Es una potente secuencia piroclástica, donde las lito-logias predominantes son toba de ceniza cristalina y toba de lapilli lítica con fragmentos andesíticos de diversos tamaños, alcanzando hasta 10 cm de diámetro en algunas ocasiones. La estratificación es gruesa, con estratos de espesores variables entre 5 y 15 m. Al igual que en la unidad A3, aparecen niveles que contienen fragmentos de madera carbonizada. Se interpreta como una sucesión de flujos y oleadas piroclásticas. El espesor total estimado de esta unidad es de 1.700 m.
3.1.7. Síntesis del miembro oriental
El espesor total estimado del miembro oriental es de aproximadamente 1.900 m. Se observa que las dos columnas tipo son fácilmente correlacionables, siendo la unidad A2 equivalente a la B1 y la unidad A3 equivalente a la B2. Faltan en la columna B las intercalaciones sedimentarias finas observadas hacia el techo de la columna A (unidad A4).
Al este, en la parte norte del área de estudio, el miembro oriental se encuentra en contacto por falla (Corrimiento El Fierro) con las unidades mesozoicas (formaciones Nacientes del Teno, Río Damas y Baños del Flaco); en la parte sur, el contacto se encuentra ocupado por un pórfido andesítico grueso (ocoíta en figura 2), sin que se hayan encontrado evidencias concluyentes acerca de si éste se emplazó a lo largo de una discordancia o en un plano de falla. Al oeste, subyace concordantemente a lavas y sedimentitas del miembro occidental de la Formación Abanico.
La fauna fósil de edad miocena temprana encontrada en el miembro oriental se ubica en la parte superior de la columna estratigráfica (hacia el techo de la unidad A3=B2, Fig. 3; Charrier et al., en prensa; Andre R. Wyss, comunicación verbal, 2009). Las faunas Tinguiririca y Tapado, documentadas en el sector de Baños del Flaco (Wyss et al., 1994), también contenidas en niveles piroclásticos de la Formación Abanico, tienen una edad en el rango Eoceno Tardío-Oligoceno Temprano. De lo anterior, las rocas del miembro oriental en el área de estudio se pueden acotar preliminarmente al rango Eoceno Tardío-Mioceno Temprano.
El miembro oriental evidencia dos episodios geológicos con condiciones de sedimentación y carácter del volcanismo marcadamente distintos.
Primero, se depositaron en la zona lavas andesí-ticas alternadas con abundantes depósitos fluviales (conglomerados finos, medios y gruesos) y lacustre (limo y areniscas finas; unidades Al y A2=B1 en figura 3).
Luego se produce una transición hacia un importante episodio volcánico de carácter explosivo (unidades A3=B2), con potentes depósitos piroclásticos, que presentan intercalaciones sedimentarias de alta energía, como depósitos de flujos de detritos y conglomerados gruesos. Hacia el final de este episodio volcánico, en la parte sur del área de estudio, se producen interrupciones en la depositación de las volcanitas que permiten la acumulación de sedimentos lacustres y fluviales (unidad A4). Estos indican una mayor distalidad respecto de los centros volcánicos de la época, en comparación con la parte norte, donde la secuencia piroclástica no presenta intercalaciones sedimentarias.
3.2. Miembro occidental
Sus afloramientos cubren la mayor parte del sector central y oeste del área de estudio, inmediatamente al oeste de los valles de los ríos Teno y Malo. La columna estratigráfica tipo se muestra en la figura 4 (ver figura 5). Esta fue levantada en la ladera occidental de los ríos mencionados. Se puede separar en las siguientes unidades:
FIG. 4. Columna estratigráfica generalizada del miembro occidental. Se indican los límites entre las unidades descritas en el texto. 1. lutitas laminadas y limo; 2. coladas de lava andesíticas; 3. litarenitas, wackas líticas y conglomerados epiclásticos finos; 4. depósito de flujo de detritos asociado a 'slumping'.
3.2.1. Unidad 1
Niveles de lavas andesíticas porfíricas, color gris, con fenocristales de plagioclasa de 2 mm, que forman coladas de 2 a 12 m de potencia. En algunos sectores se encuentran despegados de las tobas del miembro oriental mediante una falla inversa de bajo ángulo. Espesor estimado 300 m. Ocasionalmente esta unidad no está presente, encontrándose a la unidad 2 directamente en contacto concordante sobre el miembro oriental.
3.2.2. Unidad 2
Wackas líticas y wackas feldespáticas de grano medio y grueso, y conglomerados epiclásticos polimícticos de grano fino. Forman niveles bien estratificados en bancos de 30 cms a 1 m de espesor, de color rojizo debido a la presencia de óxidos de hierro (Fig. 6A). Los clastos son fragmentos de an-desita y de cristales de plagioclasa, moderadamente redondeados. La matriz es de arcilla, y se encuentra fuertemente reemplazada por calcita y hematita. En ocasiones se observa estratificación cruzada. Se interpretan como depósitos de energía moderada en ambiente fluvial, provenientes directamente de la erosión de centros volcánicos andesíticos. Aparecen algunas fallas internas menores (despegues con desplazamientos del orden de decenas de centímetros). Cerca del techo de esta unidad se observa, en las inmediaciones del desagüe de las Lagunas del Teno, un nivel de arenisca fuertemente deformado, mientras las capas supra y subyacentes, compuestas por una secuencia de lutitas, limo y areniscas, no se encuentran deformadas (ver figura 6A). Esto había sido considerado por autores anteriores (González y Vergara, 1962) como un nivel de despegue. Sin embargo, más abajo, en el valle del río Malo, se observa el mismo nivel estratigrafleo pero desagregado en grandes fragmentos angulosos de arenisca con deformación interna (olistolitos) en una matriz arcillosa oscura. Esto permite interpretar que esta deformación se asocia a un evento de 'slumping', en ambiente lacustre, que afectó a sedimentos finos semiconsolidados, los que fueron desagregados en olistolitos en los sectores más afectados. El espesor estimado de la unidad 2 es variable entre 250 y 400 m (ver figura 6B).
3.2.3. Unidad 3
Estratos de 15 a 20 cm de espesor compuestos por:
| • | Lutitas y calcilutitas grises con laminación interna milimétrica, compuestas por fragmentos de cuarzo y plagioclasa. Se interpretan como depósitos de baja energía en ambiente lacustre. |
| • | Wackas y arenitas líticas finas a medias, de color gris, con clastos de andesita y fragmentos de plagioclasa. |
Esta unidad es de carácter lenticular; en algunos sectores no está presente mientras que en otros alcanza hasta 100 m de espesor estimado.
3.2.4. Unidad 4
Compuesta por lavas andesíticas porfíricas con fenocristales de plagioclasa (1 a 3 mm) y piroxeno (0,5 a 2 mm) en una masa fundamental afanítica, gris, intercaladas con lavas afaníticas grises. En sectores los flujos aparecen autobrechizados. Los estratos tienen de 3 a 10 m de espesor. Se observan intercalaciones sedimentarias finas de 1 a 1,5 m de espesor, lenticulares, compuestas por wackas líticas gruesas y conglomerados finos epiclásticos de color rojizo. Los clastos son de andesita y ocasionalmente se observan fragmentos de cristales de plagioclasa. La matriz es de arcilla y aparece fuertemente reemplazada por calcita y hematita. En su litología y ambiente depositacional estas intercalaciones son idénticas a la unidad 2. El espesor total de la unidad 4 no puede ser determinado debido a que su techo no se observa en el área de estudio, pero su espesor mínimo estimado es de 1.500 m.
3.2.5. Síntesis del miembro occidental
El espesor total mínimo de la columna descrita para el miembro occidental se estima en 2.300 m.
De acuerdo a la columna estratigráfica (Fig. 4). se infiere un paso progresivo desde una posición proximal respecto a los centros volcánicos de la época, con depositación de lavas andesíticas (unidad 1), hacia un ciclo de depositación de litarenitas y conglomerados finos epiclásticos fluviales, evidencia de un cese temporal de la actividad volcánica en la zona (unidad 2, 'areniscas rojas de Pichuante', antiguamente consideradas típicas de la Formación Colimapu). Luego aparecen en algunos sectores sedimentos de carácter lacustre, marcadamente lenticulares (unidad 3). Posteriormente se observan nuevas coladas andesíticas intercaladas en los sedimentos, mostrando un resurgimiento de la actividad volcánica en el área de estudio, dando lugar finalmente a un importante episodio volcánico con depositación de flujos de lava andesíticos (unidad 4), con escasas intercalaciones sedimentarias fluviales (conglomerados finos y areniscas gruesas), también de carácter lenticular.
En conclusión, existe un cambio en el carácter del volcanismo respecto a lo observado en el miembro oriental, desapareciendo los depósitos de flujos piroclásticosy encontrándose solo coladas andesíticas, sedimentos volcanoclásticos y depósitos lacustres.
La columna estratigráfica descrita anteriormente, fue levantada en el bloque oriental del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses (descrito más adelante, ver Fig. 2). Al oeste del mismo, continúa la sucesión de flujos de lava andesíticos de la unidad 4 del miembro occidental, pero su potencia se hace considerablemente mayor (Fig. 5). En la parte más baja de esta secuencia, en niveles volcánicos ubicados en el extremo NO del área abarcada en el presente estudio, Hurtado (2003) reportó una edad Ar/Ar de 26,4+8,6 Ma (Oligoceno Tardío, Ar/ Ar en plagioclasa, ver Fig. 2). Esto indica que la depositación de los flujos de lava andesíticos del miembro occidental, se inició considerablemente antes al oeste del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses que al este del mismo, donde las coladas se apoyan sobre rocas piroclásticas y sedimentarias portadoras de fauna fósil del Mioceno Temprano. Lo anterior implica que al menos parte de la depositación de las rocas piroclásticas del miembro oriental, al este de la estructura mencionada, ocurrió en forma simultánea con la emisión de flujos de lava andesí ticos al oeste. El espesor mínimo estimado para la secuencia andesítica al oeste del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses es de 2.500 m (estimado de mapa 1:25.000, secciones geológicas y modelación magnética, Figs. 2, 5 y 11).
La edad mínima del miembro occidental, por su parte, está dada por cuerpos intrusivos que lo cortan, datados en 7,8+0,4 y 7,9+0,4 Ma (Mioceno Tardío, K-Ar, este trabajo, ver capítulo siguiente).
4. Rocas Intrusivas
Los cuerpos intrusivos principales presentes en la zona de estudio forman una franja de orientación aproximada N-S (Fig. 2), entre las nacientes del río Infiernillo y el sector de Los Cipreses. Se diferenciaron dioritas de hornblenda, granodioritas de hornblenda y biotita ('granito de biotita' de González y Vergara, 1962), pórfidos riodacíticos de hornblenda y biotita ('Batolito Los Cipreses' de González y Vergara, 1962; 'Intrusivo del Estero Santa Rita' de Davidson, 1971), y pórfidos dacíticos de biotita, con ese orden de intrusión. La caja de este complejo intrusivo es el miembro occidental de la Formación Abanico.
Dioritas y pórfidos dacíticos presentan contactos discordantes con sus rocas de caja, y forman diques y 'stocks' elongados siguiendo la mencionada franja N-S (Fig. 2). Granodioritas y pórfidos riodacíticos, por su parte, muestran contactos tajantes, discordantes y subverticales inclinados al oeste a lo largo de la misma franja, la cual constituye su límite oriental (Figs. 2 y 5). En la zona de contacto se observan además evidencias de fallamiento, que afectan tanto a los cuerpos intrusivos como a su roca de caja (Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses, descrita en capítulo siguiente). Hacia el oeste, en cambio, aparecen en contacto subhorizontal y concordante con la estratificación de la Formación Abanico (Figs. 5 y 6C), formando cuerpos filonianos de unos 500 m de potencia, indicando que su emplazamiento se produjo en espacios dilatacionales generados entre distintos niveles de la mencionada unidad. En su borde occidental, los cuerpos intrusivos terminan en forma de filones que se acuñan hacia el oeste (Fig. 6D).
Para el presente trabajo se realizaron dos datacio-nes radiométricas K-Ar, efectuadas por el laboratorio de geocronología de SERNAGEOMIN (ver datos analíticos en tabla 1). En la granodiorita, se obtuvo una edad de 7,8+0,4 (±2a) Ma (Mioceno Tardío), en cristales de biotita. En el pórfido riodacítico, por su parte, se obtuvo un resultado de 7,9+0,4 (+2ct) Ma (Mioceno Tardío) en fenocristales de plagioclasa. Esta edad, junto con su morfología, espesor, nivel de emplazamiento y relaciones de corte (intruye a cuerpos de diorita y es cortado por pórfidos dacíticos), permite inferir que el pórfido riodacítico corresponde a una variación lateral, de textura porfírica y con mayor contenido de ortoclasa, de la granodiorita.
Las edades obtenidas coinciden con el inicio de un episodio deformativo y de emplazamiento de intrusivos documentados en ambas vertientes de la Cordillera Principal a la latitud de Chile central, para el Mioceno Tardío-Plioceno Temprano, en el cual se incluyen los principales eventos de intrusión y mineralización de las zonas de El Teniente y de Río Blanco-Los Bronces (Skewes y Stern, 1995; Kurtz et al., 1995, 1997; Ramos, 1996; Ramos et al., 1996a, b; Godoy et al., 1999; Deckart et al., 2003, y otros).
5. Estructuras de alto ángulo
Se observan dos estructuras de importancia regional en la zona de estudio: el Corrimiento El Fierro y el Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses.
5.1. El Corrimiento El Fierro
Se localiza en la parte oriental del área de estudio. El plano de falla muestra un rumbo aproximado N-S y un manteo de 45-50° al oeste (Figs. 5 y 7A). Fue definido por Davidson (1971) como una falla inversa de alto ángulo, mediante la cual rocas volcánicas de la Formación Colimapu (Cretácico Tardío), cabalgan a las unidades jurásicas y neocomianas. Sin embargo, como ha sido expuesto anteriormente, las rocas asignadas a la Formación Colimapu facies volcánica, en el área de estudio, corresponderían al miembro oriental de la Formación Abanico. En la quebrada de la Vega Chica, pliegues de arrastre con vergencia oriental, desarrollados en los estratos básales del miembro oriental, permiten interpretar que esta unidad fue alzada sobre formaciones mesozoicas (Baños del Flaco y Río Damas), las cuales se encuentran intensamente plegadas (Figs. 5 y 7A). Davidson (1971) había descrito pliegues de arrastre indicadores del mismo tipo de movimiento, tanto en calizas de la Formación Baños del Flaco como en areniscas equivalentes a las unidades A2 y B1 del miembro oriental de la Formación Abanico, en el sector del Cajón del Fierro, inmediatamente al norte de la quebrada de la Vega Chica. El hecho de que las rocas del bloque alzado sean más jóvenes que las del bloque yacente, permite inferir un movimiento normal previo para esta estructura, cuya magnitud fue mayor a la del movimiento inverso que le sucedió.
En la ladera norte del valle del río Pellejo, cerca de su confluencia con la quebrada de la Vega Chica, se observaron estratos de crecimiento en los niveles sedimentarios básales del miembro oriental. Los depósitos forman un abanico abierto hacia el este, hasta ser interrumpidos por el Corrimiento El Fierro, el cual como se ha detallado anteriormente, corresponde a una falla de alto ángulo con manteo al oeste (Fig. 7B). La geometría descrita permite interpretar los depósitos como sinextensionales, depositados sobre el bloque colgante del Corrimiento El Fierro, en un período en que este último habría actuado como una falla normal. Se infiere, entonces, que esta actuó como una falla de borde de cuenca desde el Eoceno Tardío-Oligoceno Temprano (edad inferida para los estratos de crecimiento en los niveles básales del miembro oriental), la cual, por lo tanto, estuvo activa desde los inicios de la depositación de la Formación Abanico en la zona de estudio. Se repite, entonces, la situación documentada por diversos autores en distintos puntos de la Cordillera Principal al norte de esta zona (Godoy, 1991;Charriere et al., 1996).
Posteriormente, el Corrimiento El Fierro fue reactivado en modo inverso, ocasionando alzamiento, erosión y plegamiento de los depósitos de la Formación Abanico, hasta la situación actual, en que aparecen expuestos los niveles básales del miembro oriental. La inversión no fue total, ya que las rocas del bloque alzado son más jóvenes que las expuestas en el bloque yacente. El Corrimiento El Fierro corresponde al segmento sur de una estructura de carácter regional, reconocida hacia el norte de la región estudiada en las hoyas de los ríos Cachapoal y Maipo, denominada sistema de falla El Diablo-Las Leñas-El Fierro (Charrier et al., 2002; Fock et al., 2005, 2006). Trabajos inéditos desarrollados por Codelco Chile y por su filial Exploraciones Mineras Andinas SA. (Castelli, 19991; Iriarte y Selles, 20002; Piquer, 20073), han permitido proponer estructuras equivalentes al menos hasta la latitud del yacimiento Los Pelambres (31°43'S-70°29'O). Estudios recientes han demostrado que esta estructura es sísmicamente activa (Farías et al., 2006).
5.2. El Sistema de fallas Infiernillo-Los Cipreses
Está constituido por un conjunto de estructuras menores relacionadas entre sí, que se observan en la parte occidental del área de estudio (Fig. 2). Tienen un rumbo promedio N20°E en la parte sur y N-S en la parte norte. Este sistema estructural corresponde a la prolongación hacia el sur de las fallas inversas de vergencia oriental mencionadas por Zapatta (1995) al oeste del Corrimiento El Fierro, en el sector del Portezuelo El Baule.
El sistema de fallas coincide espacialmente con la franja de dioritas y pórfidos dacíticos, y controla el emplazamiento de diques que mantean 65-70°O, valor que puede considerarse como una aproximación del manteo del sistema de fallas. Además, estas estructuras constituyen el límite oriental de los cuerpos intrusivos mayores (granodiorita y pórfido riodacítico). Se detectó la presencia de cataclasitas en la traza de estas fallas, afectando tanto a las rocas intrusivas como a las volcánicas, evidenciando algún grado de actividad postmagmática. Además, se observó que las intercalaciones sedimentarias rojas presentes en las unidades 2 y 4 del miembro occidental de la Formación Abanico (Fig. 4), se encuentran presentes solo al este del sistema de fallas, y en las cercanías de su traza forman pequeños pliegues de arrastre con vergencia oriental. Del mapeo geológico y las secciones estructurales (Figs. 2 y 5), se interpreta que las lavas andesíticas de la Formación Abanico aumentan bruscamente de espesor al oeste del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses. La geocronología de las unidades volcánicas indica que al oeste del sistema de fallas la depositación de flujos de lava andesíticos se inició al menos en el Oligoceno Tardío (Hurtado, 2003), mientras que al este las unidades lávicas son de edad Mioceno Temprano a Medio (miembro occidental de la Formación Abanico). Finalmente, la relevancia de esta estructura se ve respaldada por la modelación magnética de secciones geológicas (descrita en capítulo siguiente), la cual es coherente con la interpretación anterior.
Estudios magnetotelúricos desarrollados recientemente a lo largo del valle del río Teno en el marco del Proyecto Anillo ACT N°18 (Díaz, 2007), han permitido reconocer la expresión de estas fallas en profundidad, confirmando su importancia regional y como conductos favorables para canalizar el ascenso de magmas. Geoeléctricamente estas fallas se representan como ambientes conductores (10-30 ohm-m) subverticales que alcanzan profundidades de varios kilómetros (Fig. 8).
De todo lo anterior, se infiere que el Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses fue una importante estructura de borde de cuenca, con manteo al oeste, la cual controló la ubicación de depocentros donde se acumularon las volcanitas de la Formación Abanico, durante el Oligoceno-Mioceno Medio. Es posible que haya estado activa desde el Eoceno, si se acepta su correlación con las estructuras reconocidas más al norte por Zapatta (1995), las cuales controlaron la depositación de los niveles más antiguos documentados en la Formación Abanico. Su salto mínimo, estimado de las secciones geológicas (Fig. 5), es del orden de un kilómetro.
En el Mioceno Tardío, esta falla de alto ángulo sirvió como conducto por el cual ascendieron a niveles superiores de la corteza los magmas que formaron los intrusivos de Infiernillo-Los Cipreses, los cuales se emplazaron hacia el oeste de la estructura. La edad de los intrusivos mencionados corresponde, como ya ha sido discutido, al inicio del episodio principal de deformación y alzamiento ocurrido en los Andes de Chile central. Esto, junto con la existencia de pliegues de arrastre indicadores de movimiento inverso en sedimentitas afectadas por las fallas y su correlación con estructuras de tipo normal reactivadas en modo inverso descritas por Zapatta (1995) en el sector de Baños del Flaco, permite inferir que las fallas de Infiernillo-Los Cipreses, al igual que el Corrimiento El Fierro, fueron reactivadas en modo inverso durante el episodio deformativo del Mioceno Tardío-Plioceno Temprano.
Todo lo anterior es concordante con los modelos mecánicos relativos a la reactivación en modo inverso de fallas de alto ángulo (Sibson, 1985, 2000, 2001; Sibson et al., 1988), que predicen que para que esta se produzca es necesaria la existencia de una presión de fluidos supralitostática (lo que se vería facilitado en una falla que controle la circulación de magmas). Esto a su vez debiera verse reflej ado en la existencia de estructuras de extensión subhorizontales, cuya formación se ve favorecida en presencia de un régimen tectónico compresivo (σ1 horizontal, σ3 vertical y según el punto anterior menor a la presión de fluidos, Fig. 9). Estas condiciones se cumplen para el Mioceno Tardío en la zona de Infiernillo-Los Cipreses, ya que se observa un fuerte control estructural sobre el magmatismo, junto a grandes cuerpos intrusivos subhorizontales (granodioritay pórfido riodacítico), para cuyo emplazamiento fue necesaria la generación de espacios mediante estructuras dilatacionales desarrolladas en el contacto entre distintos niveles del miembro occidental de la Formación Abanico. Además, como y a ha sido mencionado, los intrusivos coinciden temporalmente con un importante evento tectónico compresivo.
Al producirse el fallamiento, el 'stress' efectivo en la zona de falla disminuye drásticamente, lo que permite la circulación de fluidos a través de ella, su ascenso a niveles superiores de la corteza, y su emplazamiento en forma de lentes subhorizontales, en este caso en planos estratigráficos de la Formación Abanico. La falla se encuentra a un alto ángulo con respecto a σ1, por lo cual el ascenso de fluidos se produciría principalmente a través de redes de 'jogs' dilatacionales y fracturas de tensión, asociadas al plano de falla principal (Fig. 9). Este mecanismo ha sido propuesto porHill (1977) y Sibson (1985,2001) como válido, en distintos niveles de la corteza, para el ascenso de fluidos hidrotermales, hidrocarburos y magmas. Tosdal y Richards (2001) también postulan que el ascenso de magmas, cuando hay sobrepresión (por ejemplo, durante episodios compresivos mayores), se puede producir a través de fallas de alto ángulo, hacia espacios dilatacionales, impulsados por el fuerte gradiente hidrodinámico. Ellos también afirman que, si bien en teoría los diques alimentadores se orientan paralelos a σ1 y perpendiculares a σ3, ante la existencia de fallas preexistentes y grandes presiones de fluidos se pueden formar diques fuertemente desorientados. Este último sería el caso de los diques dacíticos y dioríticos observados en terreno, los cuales se orientan paralelos σ1 Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses (N-S a N20°E), perpendiculares a la orientación de σ1 en Chile central durante el Mioceno Tardío-Plioceno (Lavenu y Cembrano, 1999).
En Chile, un mecanismo similar de ascenso y emplazamiento de magmas, donde el primero se produce asociado a fallas normales de alto ángulo reactivadas en modo inverso, ha sido propuesto por Skármetay Castelli (1997) para el intrusivo de Torres del Paine, por Skármeta et al. (2003) y Amilibia y Skármeta (2003) para el sistema de intrusivos del sector de Chuquicamata, y por Cornejo et al. (2003) para el magmatismo del Paleoceno Temprano en la Precordillera andina entre los 24° y los 27°S. En Chile central, Godoy (1998) describió intrusiones sintectónicas miocenas que afloran en los valles de Aconcagua, Maipo y Cachapoal, en este último caso asociadas al Corrimiento El Fierro.
6. Modelación magnética
Las mediciones de susceptibilidad magnética se realizaron en terreno sobre cada tipo litológico con un susceptibilimetro marca Exploranium, modelo KT-9 Kapameter. Se efectuaron diez medidas de susceptibilidad magnética por punto, para obtener un valor medio representativo del afloramiento. Se tomaron en total 1.540 medidas, asociadas a 154 puntos. Posteriormente los puntos se agraparonpor tipo litológico para así obtener los valores promedio de cada unidad (Tabla 2).
Así, a cada una de las unidades presentes en las secciones geológicas (Fig. 5) se le asignó una susceptibilidad magnética media. Mediante el programa de modelación magnética ModelVision de ENCOM, se modeló la forma que tendría la anomalía magnética sintética producto de la definición de cuerpos magnetizados que representan las unidades geológicas de cada sección. Finalmente, estos perfiles teóricos se ajustaron a la señal aeromagnética observada en la zona de estudio. De acuerdo a las similitudes y diferencias entre los perfiles aeromagnéticos teóricos y reales, se evaluaron las hipótesis presentadas en las secciones geológicas, como por ejemplo las relativas al tamaño, forma y disposición en profundidad de cuerpos intrusivos a los que se asocian zonas magnetitizadas; o acerca de la profundidad e importancia regional de estructuras que ponen en contacto unidades de diferentes respuestas magnéticas. Así, esta herramienta aportó un mayor grado de confiabilidad a la extensión a profundidad de las observaciones de superficie.
El resultado final de la modelación magnética se muestra en la figura 10. A continuación se explican algunos detalles particulares acerca de las secciones modeladas.
En la sección A-A' se observa un 'peak' de gran amplitud y longitud de onda relativamente corta. El único cuerpo con tamaño suficientemente grande y valores de susceptibilidad magnética suficientemente altos para explicar un 'peak' de esa amplitud, es una zona de metamorfismo de contacto que afecta a rocas volcánicas de la Formación Abanico, formando un halo en torno a los cuerpos intrusivos, el cual es especialmente intenso sobre el techo de los mismos, observándose la asociación biotita +magnetita+actinolita+cuarzo. Spichiger (1993) ya había inferido, sobre la base del estudio de la carta aeromagnética de la zona y a observaciones de terreno, que las anomalías de alta amplitud y frecuencia observadas en la región corresponden a zonas magnetitizadas de la Formación Abanico.
En las secciones de más al sur, el 'peak' producido por la magnetita secundaria desaparece debido al nivel de erosión más profundo, que expone en superficie cuerpos de pórfido dacítico con alteración cuarzo-sericítica, los cuales tienen susceptibilidad magnética cercana a cero y cortan la zona magnetitizada.
En todas las secciones se observa, además, otro rasgo de primera importancia: inmediatamente al oeste de los intrusivos de Infiernillo-Los Cipreses (y de la zona magnetitizada asociada a ellos) se produce un importante alto magnético, de gran amplitud y longitud de onda. Esta forma de la curva es coherente con la modelación directa de las observaciones de terreno, sobre la base de las cuales se infería un brusco aumento de espesor de las lavas de la Formación Abanico al oeste del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses. Esto porque el basamento de dicha unidad (las formaciones mesozoicas y posibles niveles piroclásticos del miembro oriental) tiene valores de susceptibilidad magnética cercanos a cero. La hipótesis de un aumento de espesor de la Formación Abanico se ve apoyada por la correlación de estas estructuras con las descritas por Zapatta (1995) en el sector de Baños del Flaco, al oeste de las cuales también aumentan de espesor los depósitos de la mencionada unidad. Como se ve en las secciones modeladas, la forma de la curva corresponde casi perfectamente a la respuesta que daría un aumento de alrededor de 1.000 m en la potencia de la secuencia andesíticade la Formación Abanico (Fig. 10).
7. Evolución tectono-estratigráfica
7.1. Eoceno Tardío-Mioceno Temprano, extensión y volcanismo bimodal
Durante este período comenzaría la depositación de las unidades básales (conglomerados, litarenitas e intercalaciones de lavas andesíticas) del miembro oriental de la Formación Abanico. Estos niveles son afectados por fallas normales, cuya actividad, sobre la base de los estratos de crecimiento observados, se interpreta como sindepositacional. Algunas de estas estructuras corresponden al actual Corrimiento El Fierro y al Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses, las cuales controlan la ubicación de depocentros en los que se acumularon las volcanitas de la Formación Abanico. Al este de la última estructura, comienzan a cobrar importancia eventos volcánicos explosivos, representados por flujos piroclásticos félsicos, los que en un comienzo aparecen intercalados con las lavas andesíticas, pero luego pasan a constituir la única manifestación volcánica presente en la zona. Se depositaron hasta 1.700 m de rocas piroclásticas. Un evento similar, aunque de menor magnitud (hasta 1.000 m de rocas piroclásticas intercaladas con niveles sedimentarios), ha sido documentado para la base de la Formación Abanico en la zona de Baños del Flaco (Fig. 1), y también fue considerado como depositado en un ambiente extensional, asociado a la apertura de la Cuenca de Abanico (Zapatta, 1995; Charrier et al., 1990, 1996). Al oeste del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses, en cambio, no se encuentran depósitos piroclásticos equivalentes y al menos desde el Oligoceno Tardío comenzó la acumulación de una potente secuencia de flujos de lava andesíticos.
7.2. Mioceno Temprano a Medio, extensión y volcanismo andesítico
Hacia el techo del miembro oriental, durante el Mioceno Temprano, comienzan a aparecer intercalaciones de lavas andesíticas, además de niveles de conglomerados, areniscas y lutitas. Esto indica una disminución de los aportes volcánicos en la zona de estudio, lo que permitió la depositación de sedimentos finos y un cambio en el carácter del mismo, pasando a ser rápidamente las lavas andesíticas el único producto volcánico observado. Se extiende así al bloque oriental del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses la extrusión de productos más primitivos, principalmente andesitas de piroxeno, cuyo ascenso se produce a través de una corteza continental adelgazada por la extensión. Durante el Mioceno Temprano a Medio, se depositaron al menos 1.500 m de lavas andesíticas, con delgadas intercalaciones sedimentarias fluviales.
De lo anterior se desprende que en el bloque occidental del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses la depositación de lavas andesíticas se inició considerablemente antes que en el bloque oriental, repitiéndose la situación descrita en torno a estructuras equivalentes más al norte, al oeste de Baños del Flaco (Zapatta, 1995; Charrier et al., 2002).
7.3. Mioceno Tardío, inversión tectónica y plu-tonismo
Se interpreta que durante el Mioceno Tardío, tanto el Corrimiento El Fierro como el Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses fueron reactivados en modo inverso, iniciándose el alzamiento y erosión de los depósitos de la cuenca. Además, se produjo deformación pero solo en las inmediaciones de las estructuras, las que, por tener alto ángulo de manteo, tienen poco acortamiento horizontal asociado.
Durante el Mioceno Tardío se produjo (sintectónicamente) el ascenso de importantes volúmenes de magma mediante diques fuertemente desorientados, perpendiculares a al, que intruyeron a través de la zona de debilidad asociada al Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses, los que evolucionaron desde una composición diorítica, hacia productos más diferenciados como granodioritas y pórfidos dacíticos y riodacíticos. El emplazamiento ocurrió hacia el oeste de los canales de ascenso de magmas, en el bloque alzado de la falla, principalmente en discontinuidades subhorizontales asociadas a estratificación de la Formación Abanico, cuya apertura se vio favorecida por la existencia de un régimen tectónico compresivo (al subhorizontal y a3 vertical).
8. Conclusiones
Se registró la existencia de un importante episodio volcánico explosivo cenozoico (miembro oriental de la Formación Abanico), durante el cual se depositaron hasta 1.700 m de rocas piroclásticas. En el resto de la zona de estudio, la Formación Abanico muestra las litologías que caracterizan a dicha formación en todo el sector andino de Chile central, predominando las lavas andesíticas de piroxeno, con intercalaciones lenticulares de sedimentos fluviales y lacustres. Se demuestra que las intercalaciones sedimentarias rojas, antiguamente consideradas típicas de la Formación Colimapu (González y Vergara, 1962; Davidson, 1971), en la zona de estudio están incluidas en la Formación Abanico y, en ocasiones, se encuentran intercaladas con las lavas andesíticas (Fig. 4). Esto coincide con las conclusiones obtenidas por Hurtado (2003) en un contexto estratigráfico similar, en un área ubicada unos 30 km al SO de la zona considerada en este trabajo.
Los cuerpos intrusivos de Infiernillo-Los Cipreses corresponden a: dioritas; granodioritas datadas en 7,8+0,4 Ma (K-Ar enbiotita); pórfidos riodacíticos datados en 7,9+0,4 Ma (K-Ar en fenocristales de plagioclasa), y pórfidos dacíticos. Los pórfidos riodacíticos probablemente correspondan a un equivalente lateral de la granodiorita.
Se observan dos sistemas estructurales mayores en la zona de estudio: el Corrimiento El Fierro, y el Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses. El Corrimiento El Fierro actuó durante el Eoceno Tardío-Mioceno Medio como una falla normal de borde de cuenca, que controló desde sus inicios la depositación de los productos volcánicos y sedimentarios de la Formación Abanico. Con posterioridad fue reactivada en modo inverso, probablemente durante el Mioceno Tardío. La inversión no fue total, ya que en la actualidad yuxtapone a las unidades básales del miembro oriental en el bloque alzado con las formaciones mesozoicas en el bloque yacente. El Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses corresponde a una estructura paralela al Corrimiento El Fierro, originalmente de tipo normal con manteo al oeste, que también controló la depositación de la Formación Abanico. Se infiere, igualmente, que fue reactivada en modo inverso durante el Mioceno Tardío.
La confección de secciones geológicas y su posterior modelación magnética permitió estimar que el espesor de los depósitos volcánicos andesíticos de la Formación Abanico se incrementa en alrededor de 1.000 m al oeste del Sistema de Fallas Infiernillo-Los Cipreses, sugiriendo la existencia en ese lugar de un importante depocentro de las cuencas volcano-tectónicas del Eoceno Tardío-Mioceno Medio. La información geocronológica disponible permite señalar que en el mencionado depocentro, la acumulación de lavas andesíticas se inició alrededor de 10 Ma antes que en la región ubicada inmediatamente al este de la mencionada estructura. Se infiere que este sistema de fallas tendría una importancia regional y se la correlaciona con estructuras de similar rumbo, manteo y vergencia, documentadas por Zapatta (1995) al oeste de Baños del Flaco en el Portezuelo de El Baule, inmediatamente al norte del área de estudio. En perfiles regionales AMT, esta zona de falla destaca como un notable conductor eléctrico subvertical, de varios kilómetros de profundidad. Las evidencias descritas en este trabajo permiten interpretar que durante la inversión de la cuenca asociada al evento compresivo del Mioceno Tardío-Plioceno, esta estructura habría actuado como el conducto por el cual se produjo el ascenso recurrente de distintos pulsos de magmas que al emplazarse en discontinuidades subhorizontales de la corteza superior (estratificación de la Formación Abanico), en el bloque alzado de la falla, dieron origen a los intrusivos de Infiernillo-Los Cipreses. Este mecanismo es coherente con los modelos mecánicos vigentes que modelan el ascenso y emplazamiento de fluidos en general y de magmas en particular, a través de la corteza superior (Hill, 1977; Sibson, 1985,2001; Tosdaly Richards, 2001).
Agradecimientos
Este artículo se basa en la memoria de título del primer autor (Piquer, 2004), completada en el Departamento de Geología de la Universidad de Chile. Esta fue financiada íntegramente por la Gerencia Corporativa de Exploraciones de Codelco, a la cual se agradece el correspondiente permiso de publicación. Se agradece también al grupo de exploraciones de Codelco-EMSA que trabajan en la franja Mio-pliocena, en especial a O. Rivera, por las numerosas discusiones que permitieron mejorar este artículo. Igualmente, se agradece a los editores de la revista, por sus valiosos comentarios y sugerencias. Las conclusiones de este trabajo han sido complementadas por los resultados del Proyecto Anillo ACT N° 18.
Notas
1 Castelli, J. 1999. Geología de exploración básica generativa entre el río Yeso y el paso Los Libertadores. Informe (inédito), archivo técnico, CODELCO Chile
2 Iriarte, S.; Selles, D. 2000. Geología entre el paso Los Libertadores y Mina Pelambres. Informe (inédito), archivo técnico, CODELCO Chile
3 Piquer, J. 2007. Geología del Distrito Andina, fase III, escala 1:25.000. Informe (medito), archivo técnico, CODELCO Chile-EMSA
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Manuscrito recibido: junio 18, 2008; revisado/aceptado: junio 2, 2009.
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