The American Cordillera, a major mountain belt spanning>15000 km along the western margins of North and South America, formed as a result of crustal shortening and magmatism during ocean-continent convergence. These mountains were the loci of addition and redistribution of continental crust. The contributions presented here address the style, timing, and kinematics of underthrusting of continental crust in the retroarc of the central Andes as well as the rapid burial and metamorphism of forearc rocks that contributed to magmatism in the Canadian Cordillera. This work involved geological mapping and structural analysis coupled with geo- and thermochronological analysis. In the central Andes, results confirm a southward transition in structural style and magnitude of Cenozoic shortening that coincides with the disappearance of a thick Paleozoic basin that accommodated major Cenozoic shortening. U-Pb and (U-Th)/He results also demonstrate that thrust belt kinematics in northwestern Argentina were greatly influenced by pre-orogenic heterogeneities in Cretaceous rift architecture. Results from western Canada reveal that rapid underthrusting of forearc rocks occurred during Late Cretaceous time, likely associated with an episode of shallow subduction. This event did not result in basement-involved foreland uplifts thought to be a signature of shallow subduction in the western United States and central Argentina. Taken together, this work has the major implication that variations in the pre-orogenic upper crustal architecture strongly influence the behavior of the continental lithosphere during orogenesis, a result that challenges geodynamic models that largely neglect upper plate heterogeneities.

Important ecological processes happen over long periods of time and at the landscape scale. Effective conservation of biodiversity and management of natural resources and ecosystem services requires an understanding of these processes. Unfortunately, it is often impractical to conduct appropriate long-term, landscape-scale studies. Modelling offers an alternative approach. Complete ecosystems are too complex to model practically, but simulations of simplified systems provide useful insights of practical value. LandBaSE-P is an individual-based model for Puya hamata that provides information about impacts of fire on ecological processes in the páramo of the Reserva Ecológica El Ángel, Ecuador. Puya hamata is a flagship plant affected by fires and plays a key role in a number of ecological processes. This research found Puya hamata germinated much more frequently after fires, can form large aggregations of single recruitment cohorts, suffers very low mortality (with and without fires) once established, and lives up to 28 years. The spatial aggregation of Puya hamata plants reduced effective reproductive output, consistent with the theory that pollinator behaviour around large groups of Puya plants reduces cross-pollination, leading to inbreeding depression and poorer seed viability and germination. Puya hamata’s population structure can be an indicator of recent fire regime. LandBaSE-P simulations showed that population size is not affected by rare, long-distance seed dispersal. However, in the simulations of páramo grasslands, Puya relative germination is maintained in high numbers by burning. Puya hamata has an important role in ecology and biodiversity. The model LandBaSE-P is a complementary tool for conservation and sustainable land management. This thesis shows how fieldwork combined with laboratory studies and modelling, can provide a good understanding of complex dynamics of real-world populations, and generate ideas for management and future research.

Ingeniero Civil Industrial / El grupo AZVI es un holding español con una facturación anual del orden de 500 millones de euros que está formado por un conjunto de empresas que se dedican a distintos rubros, destacando la construcción y particularmente la relacionada con el área ferroviaria En Chile este grupo, que inició sus actividades en junio de 2003, tiene a la fecha varias concesiones y entre estas hay tres cuya actividad se desarrolla en el mercado logístico portuario. Estas empresas son el Puerto Terrestre Los Andes (PTLA) y el Almacén Extraportuario El Sauce (AE El Sauce), ubicadas ambas en el sector El Sauce a 7 km al oriente de la ciudad de Los Andes y la Zona de Extensión de Apoyo Logístico (ZEAL) ubicada a 11 km de Puerto Valparaíso. Transcurridos seis años desde el inicio de la operación del PTLA, Grupo AZVI cree haber optimizado las principales fuentes de ingresos relacionadas con este negocio. Por otra parte, la crisis internacional ha generado importantes cambios en la posición relativa de los actores relevantes en la V Región, que son además los principales interesados en una asociación con Grupo AZVI. Estos antecedentes sugirieron que la oportunidad era propicia para tomar una decisión sobre el futuro del PTLA. Con este propósito se decide evaluar la venta de una participación accionaria del PTLA y la posible asociación con otro actor relevante del quehacer logístico portuario. El socio estratégico debe ser seleccionado en función de su potencial aporte a los negocios de Grupo AZVI. Se valoriza el PTLA en dos escenarios, con y sin cambios en las políticas de fiscalización de los organismos públicos, que determinan las necesidades de inspección y almacenaje, que constituyen sus principales fuentes de ingresos. Se evalúa también el aporte de un potencial socio a ZEAL, el activo que se estima más apropiado por su relación con el negocio de los socios. Sin embargo, el reciente pronunciamiento del Tribunal de Defensa de la Libre Competencia que permitió, con ciertas restricciones, la participación de operadores portuarios de la V Región en la licitación del Terminal 2 de Puerto Valparaíso, postergó cualquier posible asociación hasta que concluya este proceso. Esta licitación es prioritaria para los principales actores de este mercado y cualquier otra decisión, especialmente si significa operar en Valparaíso, debe esperar hasta que se defina el escenario logístico portuario local. Como resultado de este proceso de análisis y evaluación Grupo AZVI decidió no vender una participación accionaria en el PTLA porque estima que su valor futuro será superior al valor presente de sus flujos actuales y también en una eventual asociación cuando concluya el reordenamiento del mercado en la V Región.

Geóloga / La Cordillera Principal Occidental, entre 33° y 34°S, está conformada por rocas volcánicas y sedimentarias pertenecientes a las formaciones Abanico (Eoceno Superior- Mioceno Inferior) y Farellones (Mioceno). Las rocas de la Formación Abanico han sido interpretadas como depósitos de un sistema de cuencas extensionales de intra arco (Cuenca de Abanico), que posteriormente fueron invertidos tectónicamente. La Fm. Farellones se habría comenzado a depositar sintectónicamente a la inversión. En este contexto, este estudio se centra en el análisis de una estructura compleja de vergencia hacia el este (Anticlinal El Ingenio), ubicada inmediatamente al sur de la localidad de El Ingenio. Se trata de un antiforme de ~5 km de media longitud de onda y aproximadamente ~1.2 km de amplitud, con fallas y pliegues de segundo orden en su núcleo. Se levantaron columnas estratigráficas y secciones estructurales, caracterizando la geometría y cinemática de las estructuras presentes y se generó un modelo evolutivo, también se construyeron tres modelos forward con el software MOVE 2014 2D (Midland Valley) para explicar la geometría de las estructuras complejas y estimar acortamientos. Se determinó que los niveles intermedios del anticlinal se deforman más intensamente que los niveles superiores en respuesta al contraste de competencia de las rocas. El acortamiento horizontal estimado para el Anticlinal El Ingenio es de 1900 m y para todo el sistema estudiado es de ~2460 m. Se pudieron reconocer al menos dos eventos de deformación en esta zona, uno asociado a la inversión de la Cuenca de Abanico (Mioceno temprano), y otro; como un evento de deformación fuera de secuencia (Mioceno medio). Por último, fue posible comparar el despegue de este sistema con el corrimiento El Fierro, definido a los 34°S, como estructuras similares, generadas durante el evento de deformación fuera de secuencia.

Geólogo / Estudios de modelación analógica han mostrado que factores tales como el ángulo de oblicuidad y la carga sedimentaria afectan la deformación en ambientes de inversión tectónica de cuencas. Otros estudios de modelación analógica han mostrado que la inyección de magmas en la corteza frágil influye en la deformación durante la compresión y extensión. Sin embargo, hasta ahora no se ha analizado el proceso de inversión con inyección de fluidos de baja viscosidad por medio de modelación analógica. Por lo tanto, el presente trabajo analizó esta relación, variando la temporalidad y la velocidad de inyección de fluidos. Para lograr este objetivo, el presente estudio consideró dos etapas: 1) el desarrollo de un dispositivo y pruebas de materiales que permitieran la modelación planteada; 2) la realización de modelos análogos con ambos procesos, y su aplicación a un caso real. El dispositivo incluyó la posibilidad de realizar extensión, compresión oblicua e inyección de fluido. Se trabajó con una mezcla de arena de cuarzo muy fina y microesferas de vidrio para modelar la corteza frágil y permitir la inyección del fluido símil al magma. Este fluido corresponde a un aceite hidrogenado de coco de baja viscosidad. La determinación de la mezcla adecuada de cuarzo molido y microesferas de vidrio, y los valores de velocidad de extensión, compresión e inyección para la modelación se logró mediante una serie de 3 modelos de inversión sin inyección, y una serie estática de 8 modelos con inyección de fluidos. Una vez fijados estos valores se modeló la inversión de cuenca con inyección de magma en dos series: alta y baja velocidad de inyección. Dentro de ellas se varió la temporalidad de la inyección: antes, durante y posterior a la inversión tectónica. Los resultados de la modelación indican que el fluido inyectado influye en la deformación, principalmente en los modelos donde este se inyecta durante la inversión tectónica: se generan patrones complejos de estructuras, y varía la forma en la que se distribuye el acortamiento en el sistema. A su vez, la forma del intrusivo es controlada por la presencia de estructuras activas, por las que este se canaliza. Para los modelos con inyección posterior a la inversión, el fluido asciende de manera más dispersa. Los resultados fueron aplicados a la Cuenca Extensional de Abanico de los Andes Centrales (33º-36ºS), la cual fue invertida en el Mioceno temprano, y las dos franjas de intrusivos que se encuentran en ella. Estos permitieron postular que: a) La franja intrusiva del Mioceno inferior, de emplazamiento sintectónico a la inversión de Abanico, tendría un control estructural que la localiza en la traza del Sistema de Falla San Ramón; b) la franja intrusiva del Mioceno medio a superior, de emplazamiento posterior a la inversión tectónica, se encuentra cerca del Sistema de Falla El Diablo, presentando una mayor distribución espacial, por lo que su control estructural no es evidente.

Tectonic development of the Andean Cordillera has profoundly changed the topography, climate, and vegetation patterns of the southern central Andes. The Cenozoic Bermejo Basin in Argentina (30 degrees S) provides a key record of thrust belt kinematics and paleoclimate south of the high-elevation Puna Plateau. Ongoing debate regarding the timing of initiation of upper plate shortening and Andean uplift persists, precluding a thorough understanding of the earlier tectonic and climatic controls on basin evolution. We present new sedimentology, detrital geochronology, sandstone petrography, and subsidence analysis from the Bermejo Basin that reveal siliciclastic-evaporative fluvial and lacustrine environments prior to the main documented phase of Oligocene-Miocene shortening of the Frontal Cordillera and Argentine Precordillera. We report the first radiometric dates from detrital zircons collected in the Cienaga del Rio Huaco Formation, previously mapped as Permian, that constrain a Late Cretaceous (95-93Ma) maximum depositional age. Provenance and paleocurrent data from these strata indicate that detritus was derived from dissected arc and cratonic sources in the north and northeast. Detrital zircon U-Pb ages of 37Ma from the overlying red beds suggest that foredeep sedimentation began by at least the late Eocene. At this time, sediment dispersal shifted from axial southward to transversal eastward from the Andean Arc and Frontal Cordillera. Subsidence analysis of the basin fill is compatible with increasing tectonic deformation beginning in Eocene time, suggesting that a distal foredeep maintained fluvial connectivity to the hinterland during topographic uplift and unroofing of the Frontal Cordillera, prior to Oligocene-Miocene deformation across the Precordillera.

Magíster en Ciencias, Mención Geología Geólogo / Tradicionalmente, el magmatismo del Pérmico tardío Triásico ha sido atribuido a un periodo caracterizado por intensas condiciones extensionales. Varias hipótesis han sido propuestas para explicar la extensión continental observada, incluyendo el cese de la subducción y desprendimiento del slab. No obstante, todas aquellas ideas sólo explican el magmatismo de manera local y fallan en dar un marco tectónico regional para todo el magmatismo de aquel periodo a lo largo del margen continental chileno argentino. Asimismo, tampoco entregan una explicación clara de cómo aquella configuración tectónica cambió y dio origen a la subducción Andina al comienzo del Jurásico, ni tampoco entregan relaciones genéticas con el resto de la actividad ígnea coetánea observada a lo largo del margen. Esta investigación aporta nuevas perspectivas para el plutonismo del Paleozoico tardío Triásico de la Cordillera Frontal Chilena usando nuevas edades U Pb en zircón (SHRIMP II, LA-ICPMS); isotopos de O, Lu Hf, Sm Nd, Rb Sr y Re Os; y análisis geoquímicos de elementos mayores y trazas. Una detallada comparación con unidades coetáneas que extienden desde los 21° hasta los 40°S permite presentar un nuevo modelo a escala regional para aquel periodo de tiempo, a la vez de su conexión con la Orogénesis Andina. Los resultados indican que el plutonismo estudiado presenta una tendencia continua desde elevados niveles de influencia continental (Carbonífero medio) hacia signaturas más mantélicas (Triásico). A pesar de su continuidad, es posible separar la actividad ígnea entre unidades con o sin afinidades mantélicas hace 270 Ma (Pérmico medio) usando valores isotópicos de δ18O. Además, anomalías negativas de Nb Ta en conjunto con anomalías positivas de Pb, permiten inferir magmatismo de subducción durante todo el periodo estudiado. Por su parte, signaturas de εNdi y 87Sr/86Sri evidencian una fuente proveniente de la corteza continental inferior la cual se vio afectada por diversos componentes corticales. El magmatismo del Carbonífero medio Pérmico tardío se encuentra caracterizado por valores altos de δ18O (δ18O>6.5 ) y bajos de εHfi (εHfi<0); es predominantemente metaluminoso, calco-alcalino a calco-alcalino de alto K y mayoritariamente del tipo I. Estas características describen plutones formados a partir de magmas relacionados con subducción, los cuales se emplazaron en una corteza continental de espesor normal a engrosado, lugar donde adquirieron el aporte de material cortical y/o la influencia de sedimentos. La simultánea ocurrencia del evento orogénico San Rafael (aprox. 284 276 Ma) permite describir un ambiente orogénico para el magmatismo: la Orogénesis Gondwánica, proceso ligado a la formación del supercontinente de Pangea. Al sur de los 31°S, la ausencia de magmatismo posterior a los 300 Ma en el territorio chileno puede ser explicada a partir de la progresiva somerización del slab, la cual eventualmente terminó con el establecimiento de un segmento de flat slab (en Chile) durante gran parte del Pérmico temprano (300 290 Ma). Este proceso no solo restringió el magmatismo en Chile, al mismo tiempo lo desplazó hacia el este, hacia territorio argentino, en donde magmatismo tipo I relacionado a subducción puede ser observado entre 33° y 36°S. El magmatismo del Pérmico medio Triásico presenta valores bajos de δ18O (δ18O<6.5 ) y más positivos de εHfi (εHfi = -3 to +3); y es predominantemente peraluminoso, calco-alcalino a calco-alcalino de alto K, y del tipo I, S y A. En términos generales, sus patrones de elementos traza evidencian condiciones de corteza continental adelgazada. Zonación química Oeste Este (i.e., granitoides de arco del tipo I ocurren en mayor abundancia hacia el Oeste, mientras que granitos de intraplaca del tipo A más hacia el Este en los Andes Frontales Chilenos, 28° 28°30'S) permiten inferir condiciones extensionales en un ambiente de subducción causado por slab rollback con consecuente colapso del orógeno. La condición de slab rollback provocó extensión intensa y su relacionado magmatismo en la región de tras arco con respecto al arco magmático previo (Carbonífero medio Pérmico medio). Parte del consiguiente magmatismo se produjo debido a anatexis de una corteza continental inferior adelgazada, la cual se fundió debido a la acumulación de basaltos formados después de la descompresión causada durante el colapso del orógeno; al mismo tiempo con magmatismo asociado a subducción. De manera análoga al periodo anterior, el magmatismo extensional al sur de los 31°S fue desplazado hacia el continente (hacia Argentina) debido a una somerización del slab, o flat slab, al mismo tiempo de preponderantes condiciones de slab rollback. La razón detrás la extensión producto de rollback recae en bajas velocidades de subducción durante el periodo del supercontinente Pangea. Cuando Pangea comenzó su desmembramiento (ca. 200 Ma), un aumento en la velocidad de subducción finalizó las condiciones de slab rollback. La consiguiente actividad ígnea fue desplazada hacia el Oeste (en territorio chileno), en posible asociación con un aumento en el ángulo de subducción, ocurriendo principalmente en la cuña mantélica sobreyaciente al slab. Finalmente, este proceso explicaría la transición entre el magmatismo Triásico y Jurásico, es decir, al momento del inicio de la Orogénesis Andina.

Doctora en Ciencias, Mención Geología / El presente trabajo aborda la discusión sobre los factores que controlan las Alturas de las Líneas de Equilibrio (ELA's) en el último ciclo glacial-interglacial en la cordillera de Los Andes frente a Santiago. A partir del análisis de imágenes satelitales se estudia la variación histórica de las ELA's y se discutien los factores climáticos de primer orden asociados a esa variación. A partir del análisis geomorfológico y geocronológico se determina la posición y temporalidad de los estadios glaciales durante el Pleistoceno tardío. Finalmente se realiza una estimación de la posición de las ELA's durante este mismo período a partir de distintos métodos y se compara con su posición actual. El aumento de las temperaturas mínimas estacionales y anuales favorece los procesos de ablación y en consecuencia contribuyen a la disminución continua de las coberturas de nieve. Por su parte, los eventos de precipitación estival constituyen el factor clave para el aumento de las coberturas supraglaciales y el quiebre de la tendencia negativa en las áreas englaciadas de la cuenca del río Volcán, confirmando que es este el factor de primer orden que condiciona el avance de los glaciares en Los Andes subtropicales. Las Alturas de las Líneas de Equilibrio Glaciar reportan ascensos desde 1989 a 2015 lo que indica aumento de las áreas de ablación y una disminución de las áreas de acumulación y en consecuencia incrementos de procesos de fusión. El sistema glacial de San Gabriel corresponde a un avance durante un Máximo Avance Glacial Local o LLGM entre los ~45-36 ka BP, concordante con eventos de mayor precipitación y humedad en Los Andes centrales entre los ~33°S y ~35°S. Por su parte, el sistema glacial de La Engorda, registra dos pulsos de avance glacial datados entre los ~24-18 y ~10 ka BP. Estos pulsos son consistentes con los eventos húmedos reportados en Laguna Tagua Tagua (Valero-Garcés et al., 2005). Depósitos glaciolacustres y fluvioglaciales de baja energía en la zona proglacial del sistema de La Engorda, datados a través de métodos 14C, registran temporalidad vinculada con un período frío breve denominado Younger Dryas. Las variaciones en las ELA's modernas respecto a las estimadas para los períodos del Último Máximo Glacial (LGM) y Último Máximo Glacial Local (LLGM), se realizan a través de la reconstrucción de paleoglaciares, los descensos en las Alturas de las Líneas de Equilibrio son concordantes con las variaciones del flanco este de la cordillera de Los Andes, observándose disminuciones de ~1000 - 1200 metros, entre el período actual y el LGM. Los resultados de esta tesis confirman la importancia de las precipitaciones en los avances de los glaciares de montaña de Los Andes frente a Santiago y sugieren la relevancia tanto de la elevación de las temperaturas mínimas como de la disminución de la cantidad de días con registro bajo 0°C en su retroceso. Estos resultados son consistentes con las estimaciones de ELA's a escala del Pleistoceno tardío y la variación de sólo 500 metros entre el LLGM (~45-36 ka BP) en el sistema de San Gabriel y el LGM (~24-18 ka BP) en el sistema glacial de La Engorda vinculado a condiciones paleoclimáticas de mayor precipitación; por otro lado la abrupta elevación de las ELA's entre el LGM y la actualidad son coherentes con disminuciones en las precipitaciones así como también aumentos en las temperaturas. Lo anterior muestra la sensibilidad de los glaciares subtropicales de Los Andes en relación al escenario de calentamiento regional proyectado en el marco del cambio global.

A lingering question in Cordilleran tectonics is how high plateaus form in the absence of continental collision. The type example of an active Cordilleran high plateau is found in the Central Andes of Peru, Bolivia, Argentina, and Chile. Along this section of the South American Cordillera, tectonics are primarily driven by subduction of the oceanic Nazca Plate beneath the continental South American Plate. Extending over 1,800 km along the active continental margin, the Central Andean Plateau (CAP) reaches a maximum width of around 400 km with several peaks in excess of 6 km. Numerous morphotectonic subdivisions of the CAP highlight the complex along-strike variability of the Plateau providing a natural laboratory for investigating the relative contribution of tectonic processes involved in building and maintaining Cordilleran high plateaus. The scale of this problem extends far beyond the scope of any one geoscientific discipline requiring a multidisciplinary approach. Our contribution to this scientific problem and the focus of the work presented in this dissertation is to better understand the current lithospheric and uppermost mantle structure along the CAP. This is achieved by integrating recent advances in seismic imaging techniques with a growing availability of high-quality seismic data into three distinct studies across the South American continent. In the first study, we present a shear-wave velocity model for the crust below the Altiplano-Puna Volcanic Complex (APVC). The target of this study is to constrain the crustal volume of a large magma reservoir inferred to exist below the APVC. When combined with geological and petrological constraints, the large-volume magma reservoir imaged in this study suggests a significant magmatic contribution to the growth of the Plateau in excess of one kilometer over the last ten million years. In addition to the tectonic contributions of this work, we introduce a new method of jointly inverting surface-wave dispersion data and receiver functions to generate a three-dimensional velocity model. In the second study, we combine Rayleigh-wave dispersion data from ambient noise and earthquake-generated surface waves to invert for a shear-wave velocity model of the lithosphere and uppermost mantle below the Bolivian Orocline. The target of this study is to identify any possible mantle contributions to the uplift history along the northern CAP. The highlight of this study is a high-velocity feature that extends from the base of the crust to ~120 km depth below the Altiplano basin. We interpret this feature using a simple isostatic model and suggest it is responsible for the relatively low topography of the Altiplano basin. In the third and final study, we extend the seismic model of the APVC crust to cover the entire Puna Plateau (southern CAP). The target of this study is to assess the uniqueness of the APMB and to look for additional magma reservoirs in the crust. A highlight of this work is the nearly one-to-one spatial correlation between the long-wavelength topography, ignimbrite deposits, long-wavelength Bouguer gravity anomalies, and four additional mid-crustal low-velocity zones imaged in the southern Puna Plateau. When placed in the context of existing geological and petrological constraints, we suggest the contribution of magmatic addition as an uplift mechanism in Cordilleran systems is much larger than is currently accepted.

This thesis describes volcanic records from the Andean southern volcanic zone, based on the collection of field data between Calbuco and Puyuhuapi volcanic centres, with a particular focus on the Hualaihue peninsula, combined with existing records from the region as a whole. These data, extending the understanding of the volcanic history of southern Chile, are examined for evidence of spatial or temporal variability, which may be used to explore underlying controls on volcanic processes. All three volcanoes on the Hualaihue peninsula have been active in the Holocene. A large mafic scoria unit from Apagado is unusually primitive, providing a potential window into primary magma generation in the arc. Dynamically similar eruptions occurred at Hornopirén and widely along the regional scale Liquiñe-Ofqui fault zone (LOFZ). Although the Hualaihue centres are closely related, petrological evidence indicates a complex magmatic storage system. Effusive activity is predominant at Yate and Hornopirén, and the tephrostratigraphy of the Hualaihue area is dominated by units from Calbuco volcano, to the north. The 2008 eruption of Chaitén provided an analogue for past large explosive eruptions in the region, with tephra deposition reflecting variable eruption intensity in a changing wind field. The regional tectonic setting and the LOFZ influence dyke ascent, volcano morphology and, as demonstrated at Yate, edifice stability, determining the orientation of collapse. Explosive eruption records over the post-glacial period also indicate a limited response of volcanism to deglaciation, suggesting a control on magma storage arising from changing crustal stress regimes, both at the arc front and along the LOFZ. On short timescales, large earthquakes are shown to influence eruption rate across the arc, implying a triggering role for dynamic seismic stresses. This work demonstrates the existence of a range of external forces affecting Chilean arc volcanism, but the degree to which these are quantifiable is strongly constrained by the quality of the available data.