Magíster en Ciencias, Mención Geología / El inicio de la construcción de los Andes Centrales ha sido rastreado desde etapas tan tempranas como el Cretácico Tardío (eg. Coney y Evenchick, 1994; Sempere et al., 1997; Horton y DeCelles, 1997; Mpodozis et al., 2005). Sin embargo, son escasos los lugares donde se puede caracterizar la arquitectura pre-Cenozoica y estimar su contribución al acortamiento tectónico, el principal mecanismo propuesto para explicar esta cordillera (eg. Isacks, 1988; Schmitz, 1994; Allmendinger et al., 1997; Kley y Monaldi, 1998). Un lugar ideal para estudiar esta deformación es la Cuenca del Salar de Atacama. Esto debido a su registro estratigráfico continuo desde el Cretácico Medio al reciente y a los abundantes trabajos sobre la estructura superficial y subsuperficial (Macellari et al., 1991; Flint et al., 1993; Muñoz et al., 2002; Jordan et al., 2002; Pananont et al., 2004; Arriagada et al., 2003; Mpodozis et al., 2005; Arriagada et al., 2006; Reutter et al., 2006; Jordan et al., 2007). Sin embargo, a pesar de los abundantes estudios que concentra esta cuenca, no existe una sección estructural que permita visualizar su estructura profunda y estimar el acortamiento tectónico que contiene. Así, en una primera instancia se procuró entender y estimar, a través de la modelación de un perfil estructural, los procesos que afectaron esta cuenca como evidencia principal del desarrollo de un antepaís Cretácico Tardío y Eoceno-Oligoceno (eg. Mpodozis et al., 2005; Arriagada et al., 2006). Luego, a partir de la revisión de la geología del arco volcánico, la Puna y la Cordillera Oriental, se construyó una sección cortical Andina hipotética aunque balanceada que permite explicar de una manera simple y razonable las principales características geológico-estructurales en este segmento de los Andes. Los resultados obtenidos muestran que durante el Cretácico Tardío y hasta el límite KT, el borde sur de la Cuenca de Atacama acomodó 16 km acortamiento, principalmente debido a movimientos en el Cordón de Lila. Luego, durante el Paleógeno, acomodó 22 km extra asociado a una fuerte actividad en el borde oriental de la Cordillera de Domeyko, alcanzando en gran medida su arquitectura actual. Por otra parte, la síntesis realizada para las regiones de Arco, Puna y Cordillera Oriental indica que la estructura tanto de escama gruesa como fina de esta región está íntimamente ligada con la estructura observada en el sector de la Cordillera de Domeyko y Salar de Atacama. Mientras durante el Cretácico Tardío se desarrolló una cuenca de antepaís que no se extendió más allá del actual arco volcánico, durante el Eoceno-Oligoceno se desarrolló una amplia cuenca de antepaís asimétrica que se extendió probablemente hasta la Cordillera Oriental. El modelo cortical Andino construido sugiere que el orógeno está controlado por dos despegues subhorizontales que generan un amplio anticlinal de basamento. Estos despegues habrían actuado en momentos distintos, el más superficial durante el Cretácico Tardío y Paleógeno, y, el segundo, durante el Eoceno Tardío-Mioceno al reciente, asociado al alzamiento de la Cordillera Oriental. Así, según este modelo, esta parte del Orógeno Andino habría acomodado 210 km de acortamiento tectónico.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Los procesos sismotectónicos de la Zona Central de Chile están relacionados con la subducción de la Placa de Nazca bajo la Placa Sudamericana. Sin embargo, la sismicidad cortical superficial en la zona central ha sido poco estudiada, tanto en su origen como en su tasa de actividad, a pesar de la existencia de 2 eventos sísmicos de gran magnitud localizados a profundidades menores de 15 km, uno en Las Melosas en 1958 (M=6.9) y otro al oeste de Rancagua en 1987 (M=5.9). Cabe mencionar que en este sector se concentra el 40% de la población del país, además se encuentran 3 grandes minas cupríferas, algunas minas de yeso, plantas hidroeléctricas y el gasoducto proveniente de Argentina. En este escenario y enmarcado en el proyecto FONDECYT 1050758, este trabajo tiene el objetivo de crear un modelo de estructura de velocidades a nivel cortical de la zona central cordillerana (33º-34.5ºS), además de estudiar las concentraciones de sismicidad bajo las minas Los Bronces (Ex Disputada) y El Teniente. Esto ayudará a una mejor caracterización y comprensión del comportamiento sísmico en esta zona. Con 28 estaciones temporales más las estaciones permanentes de la Universidad de Chile se registraron, entre Noviembre del 2005 y Marzo del 2006, una serie de eventos, siendo de gran importancia los registros provenientes de tronaduras asociadas a las faenas de extracción de la mina Los Bronces. Estos eventos artificiales permiten la obtención de datos distancia-tiempo para ondas sísmicas, donde se tiene un conocimiento prácticamente exacto de las ubicaciones tanto de la fuente como de las estaciones registradoras. En el caso de El Teniente los eventos son netamente de carácter sísmico. El modelo 1D obtenido en Los Bronces se resume en 3 capas con gradiente lineal de velocidad. Aumentando en profundidad, los espesores de estas capas son de 4.1, 22.1 y 3.9 km y sus velocidades de 4.8 - 5.1 km/s, 5.9 - 7.0 km/s y 7.1- 7.2 km/s para ondas P y de 2.8 km/s, 3.5 - 3.9 km/s y 3.9 - 4 km/s para ondas S. En el caso de El Teniente el modelo es de 2 capas con espesores de 2.4 y 23.9 km y velocidades de 4.4 - 4.5 km/s y 5.8 - 7 km/s para ondas P y 2.5 - 2.6 km/s y 3.4 - 3.9 km/s para ondas S. Ambos modelos se asemejan a modelos realizados en estudios anteriores estudios y las diferencias están relacionadas principalmente a la corrección de altura y a la distribución de las estaciones en el área de estudio del nuevo modelo. Se debe mencionar que en la modelación de El Teniente, la dispersión de datos distancia-tiempo (X-T) es alta producto de la decisión de tomar 1 punto de origen cuando en realidad existen distintos hipocentros, debido al carácter sísmico de los eventos. Con los modelos unidimensionales se realizó un modelo bidimensional entre estas dos zonas mineras, creando un perfil Norte-Sur de 132.8 Km de longitud ubicado en el sector precordillerano. Para ajustar el modelo se utilizaron los datos de estaciones cercanas al perfil y se consideraron sólo los datos distancia-tiempo de los eventos provenientes de Los Bronces. El modelo 2D obtenido alcanza profundidades cercanas a los 25 Km y al observar el gráfico Vp/Vs se puede concluir un mayor aumento en profundidad de los valores de Vp/Vs hacia el Norte del perfil, lo que podría indicar la existencia de fases fluídas (roca hidratada o magma) y roca más seca y rígida hacia el Sur del perfil. Se realizó además la relocalización de los eventos concentrados en las zonas mineras de Los Bronces y El Teniente con los nuevos modelos 1D y 2D. Las variaciones de la relocalización son poco significativas y no se distingue característica geométrica que pueda ayudar a una mejor interpretación de la sismicidad en estos sectores. En cuanto a los esfuerzos, en Los Bronces se lograron obtener mecanismos focales de 3 eventos, todos con fallamiento inverso de rumbo Norte-Sur. En El Teniente se obtuvieron 17 mecanismos focales, la mayoría compresionales y también con rumbos aproximados Norte-Sur.

This thesis is a compendium of three papers related to the magnetotelluric (MT) method and its application to the characterization of lithospheric-scale geoelectrical structures. The thesis begins with an Introduction where the motivation and the aims are presented as well as the geological context of the Pyrenees, the previous geophysical studies and the used data set. The Introduction also contains a description of the MT method with basic concepts useful to understand the MT analysis developed in the three papers. Then the three papers, which are the main part of the thesis, are exposed. After the papers, there is a Discussion where the results are commented and compared, extending some of the ideas proposed in the articles and including a new geoelectrical crustal model of the Western Pyrenees. Then there are the Conclusions and proposals of future works related to the MT sites acquired in the Pyrenees and the proposed method for processing MT data. At the end of the thesis there are the references of the cited works and an annex containing a copy of the two published papers and a copy of the submitted manuscript of the third paper. The first published paper determines the geoelectrical structures below the Central Pyrenees using new BBMT and LMT data acquired close to the ECORS-Pyrenees deep seismic profile. The aim of this study has been to improve the results obtained by Ledo (1996) and Pous et al. (1995a), taking advantage of the progress occurred in the last fifteen years associated with the MT method and the acquisition of MT data. The most important improvements that have been achieved are the better definition of the top of the electrical resistivity structure associated with the Iberian subducted lower crust (IBSLC) and the determination of the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) below the Iberian and the European plates close to the collision zone. Complementary, an analysis of the geological properties of the lower-crust and the dehydration point of the muscovite and biotite rocks provides more arguments in favour of the hypothesis of partial melting to explain the geophysical observations associated with the IBSLC. In the second paper the MT method has been applied to characterize the geoelectrical structures below the West-Central Pyrenees in a new MT profile across the Pyrenean mountain range. This new MT profile is 130 km long and is composed by twenty BBMT sites acquired in 2010, seven of them also with LMT data. Results have been compared with the ones obtained in the Central Pyrenees characterizing the main geoelectrical variations between the two MT profiles. An analysis of the thermal re-equilibration of the IBSLC has been developed completing the analysis of the previous paper about the presence or absence of partial melting in the IBSLC. This analysis corroborates partial melting as the best explanation for the low electrical resistivity values of the IBSLC. The LAB below the West-Central Pyrenees has been determined not only below the Iberian and the European plates, as in the Central Pyrenees, but also below the collision zone. Additionally, an unexpected geoelectrical structure completely buried below the Ebro basin has been associated with a Variscan boundary. In the third paper a new method is proposed for processing MT data. The proposed method uses the horizontal magnetic fields recorded at a neighbouring site to process the MT data of a local site from inter-station tensor relationships. Results obtained in the experiments validate the method. A parameter has been defined in order to determine, in each specific study for each used period, if the proposed method can be applied. / Aquesta tesi es composa de tres articles relacionats amb el mètode Magnetotelluric (MT) i la seva aplicació a la caracterització d’estructures geoelèctriques de la litosfera. La tesi comença amb una introducció on es presenten les motivacions d’aquesta i els objectius plantejats, així com el context geològic dels Pirineus, els estudis previs que s’han realitzat i les dades fetes servir pel desenvolupament de la tesis. La introducció conté també una descripció del mètode MT amb l’objectiu d’ajudar a entendre l’anàlisi que es desenvolupa en els articles. Tot seguit s’exposen els tres articles, es discuteixen els resultats obtinguts i s’exposen les conclusions a les que s’ha arribat. El primer article mostra les estructures geoelèctriques sota el Pirineu Central. L’objectiu d’aquest estudi ha estat millorar els resultats de Ledo (1996) i Pous et al. (1995a), aplicant els progressos que hi ha hagut en el camp de la MT en els darrers quinze anys. Els nous resultats han permès caracteritzar millor la zona de fusió parcial associada amb la subducció de l’escorça Ibèrica Inferior (IBSLC) i el límit litosfera astenosfera (LAB). De forma complementaria, s’ha dut a terme un anàlisi de les propietats de l’escorça inferior que ha permès aportar més arguments a favor de la hipòtesis de la fusió parcial. En el segon article el mètode MT s’ha fet servir per caracteritzar les estructures geoelèctriques sota el Pirineu Occidental-Central en un nou perfil de MT. En aquest estudi també s’han observat estructures geoelèctriques associades amb la fusió parcial de la IBSLC i amb el LAB. Sota la conca de l’Ebre s’ha observat per primer cop una anomalia geoelèctrica que s’ha associat amb la presència d’un límit Hercinià. Els resultats han estat comparats amb els del Pirineu Central per tal de caracteritzar l’evolució de les principals estructures geoelèctriques al llarg de la serralada. En el tercer article s’ha proposat un nou mètode per processar dades MT. Aquest mètode utilitza els camps magnètics horitzontals enregistrats en una estació veïna per processar les dades de la zona d’estudi únicament a partir de relacions tensorials entre estacions. Els experiments duts a terme corroboren la validesa del mètode.