Magíster en Ciencias, Mención Geología / La Sierra Limón Verde (SLV), ubicada al sur de Calama (22,5º- 22,8°S) es el elemento topográfico más elevado de la Cordillera de Domeyko. Se caracteriza por la ocurrencia de afloramientos de rocas metamórficas, sedimentarias, volcánicas e intrusivas paleozoicas, que forman una serie de slivers o lentes de cizalle limitados por fallas con una probable componente de rumbo y cuya actividad se mantuvo en parte hasta el Cenozoico superior. Aunque la geología de la SLV ha sido motivo de numerosos estudios, el significado tectónico y regional de las unidades que allí afloran es aún incierto. En esta Tesis se presenta un estudio detallado de las unidades pre-mesozoicas de la SLV, basado en un mapeo regional a escala 1:50.000 acompañado de nuevas dataciones U-Pb en circones (por el método LA ICP - MS) de las unidades intrusivas y análisis de las poblaciones de circones detríticos de las unidades metamórficas. La mayor parte de la SLV está constituida por un complejo intrusivo del Paleozoico superior que incluye desde gabros hasta granitos y pórfidos riolíticos, cuyas edades U-Pb en circones permiten separarlos en dos grupos principales: Carbonífero Inferior, (ca. 322 - 325 Ma) y Carbonífero Pérmico (ca. 287 - 300 Ma), estas últimas similares a las obtenidas en los niveles volcánicos de la Formación Agua Dulce, emplazadas en forma sincrónica. Las rocas ígneas de la SLV, que representan eventos reconocidos en otros sectores del cinturón magmático del Paleozoico superior del Norte de Chile, intruyen o cubren en discordancia a secuencias metasedimentarias más antiguas. Éstas fueron consideradas, anteriormente, parte del Complejo Metamórfico Limón Verde formado por rocas de alto grado metamórfico. Esta unidad constituida por esquistos micáceos de granate y anfibolitas afectadas, según estudios recientes por metamorfismo de alta P/T en el Pérmico (ca. 288 Ma) aflora exclusivamente al oeste de la SLV y de la Falla Limón Verde. La unidad más antigua expuesta dentro de la SLV corresponde, en cambio, a una serie de conglomerados monomícticos matriz soportados (Diamictitas de Limón Verde) con edad máxima de depósito de ca. 1.060 Ma (U-Pb LA ICP - MS en circones detríticos) y que probablemente corresponden a depósitos de origen glaciar de edad Neoproterozoica (Criogénica), los cuales representarían los primeros depósitos de este tipo reconocidos en Chile. Junto a ellas, formando también enclaves dentro de los intrusivos del Paleozoico superior, aflora una unidad de metacuarcitas foliadas y metabasitas (Estratos de Pampa Quenante) y otra constituida por grauvacas y conglomerados (Estratos de Cerro Limón Verde) afectadas por metamorfismo de bajo grado y cuyas poblaciones de circones detríticos indican una edad máxima de depósito Ordovícica (ca. 470 - 480 Ma). Su espectro de edades de circones detríticos se puede comparar al de sucesiones sedimentarias del Devónico Carbonífero inferior aflorantes en la Cordillera de la Costa de la región de Antofagasta, aunque una edad más antigua no puede ser descartada del todo. La Tesis incluye, como capítulo final, una discusión en cuanto al significado de las unidades expuestas en la SLV para los modelos tectónicos propuestos para la evolución paleozoica del norte de Chile.

Memoria para optar al título de Geóloga / 05/09/2021

Magíster en Ciencias - Mención Geología / El basamento Paleozoico (Pz) de los Andes Centrales ha sido objeto de estudio con el fin de determinar la historia tectonodinámica del márgen occidental de Sudamérica. En el norte de Chile, el basamento aflora en franjas N-S, de las que algunos autores han sugerido como bordes de terrenos alóctonos acrecionados al márgen occidental de Gondwana. La Sierra Limón Verde es una de estas franjas N-S, la cuál es parte de la Cordillera de Domeyko. El basamento Pz de la Sierra comprende rocas Carboníferas intrusivas del Complejo Igneo Limón Verde y rocas metamóficas Pérmicas. El Complejo Metamórfico Limón Verde (CMLV) comprende afloramientos en una franja NNE de 12x2 km ubicada al nor-oeste de la Sierra. Estas rocas consisten en esquistos micáceos y anfibolitas foliadas, además de cuarcitas subordinadas. Análisis de geoquímica en roca total en anfibolita indican como protolito a basaltos con afinidad de intra-placa, y a sedimentos psamopelíticos al protolito de los esquistos micáceos. Circones detríticos que presentan distintas proveniencias reafirman la naturaleza sedimentaria de los esquistos, con una edad mínima de depositación de 300 Ma. Esta edad es similar al la del magmatismo tardío del Complejo Igneo Limón Verde. Las rocas del CMLV presentan una trayectoria horaria prógrada consistente con un ambiente de subducción. El peak metamórfico del mica esquisto (PT) fue obtenido en condiciones acuosas (ca. 5% H2O) a los ca. 280 Ma (U-Pb en circón). Esto se observa como anatexis en ciertas partes de la roca y también en los diagramas de REE de bordes de circón. El campo PT modelado a través de pseudosecciones indica 14.5 kbar y 600oC, llegando a una temperatura máxima de 650oC, lo que se interpreta como una profundidad de formación cercana a los 50 kms. El peak metamórfico de la unidad de anfibolita también fue formado en condiciones acuosas y de alta fugacidad de oxígeno (0.11% O2) ,el que se obtuvo a menor presión (11.5 kbar) pero a temperaturas similares a las del esquisto (ca. 650 oC), lo que es interpretado como una profundidad cercana a los 40 kms. Por otro lado, la edad del metamorfismo es cercana a los 260 Ma (U-Pb en titanita y Ar-Ar en hornblenda). Edades plateau Ar-Ar en mica blanca (ca. 263 Ma) y biotita (ca. 251 Ma) provenientes de un mica esquisto fueron utilizadas para determinar tasas de enfriamiento, los que se hicieron en dos pasos: 11.4 ± 3.47 oC/My para el primer paso (U-Pb en circón a Ar-Ar en mica blanca) y 4.16 ± 5.03 oC/My para el segundo (Ar-Ar mica blanca a Ar-Ar biotita). Al considerar un gradiente geotermal de una corteza normal de 25 oC/km (Ernst, 2009) se estimaron tasas de enfriamiento de 0.45 mm/yr y 0.16 mm/yr para el primer y segundo paso respectivamente. Al tomar en cuenta las temperaturas de cierre de estos sistemas y un gradiente geotérmico normal, debe de haber ocurrido una exhumación rápida. Al sur del CMLV existen unidades sedimentarias triásicas que contienen clastos de mica esquistos de granate del CMLV (Fm. Agua Dulce), sugiriendo que las rocas del complejo metamórfico se encontraban completamente exhumadas ya en el Triásico medio.

Geóloga / En la alta cordillera, a la latitud del Valle del Huasco, existe un relleno de alrededor de 1.000 metros de sedimentos continentales, miocenos, asignados a las Gravas de Atacama y, actualmente, designadas como Formación Laguna Grande. Estudios regionales indican que estos depósitos serían producto de la erosión del Relieve Incaico, alzado durante el Eoceno, que habría generado numerosos depósitos clásticos en el norte del país. Sin embargo, no existen estudios previos, sedimentológicos ni estratigráficos, que permitan establecer la proveniencia, ni el origen de este depósito en particular. Con base en lo anterior, se definió el objetivo de este trabajo, que consiste en estudiar la evolución geológica de la Cordillera Frontal, durante el Neógeno, alrededor de los 28°45 S. Las metodologías aplicadas en este trabajo incluyen, en primer lugar, la reconstrucción del paleorelieve y análisis de la arquitectura de la cuenca, mediante la interpolación del contacto mapeado entre gravas y basamento; y el estudio de la historia de incisión y relleno de los sedimentos de Formación Laguna Grande, a partir de estudios sedimentológicos y estratigráficos, y de conteos modales y análisis de proveniencia. La interpolación del contacto entre gravas y basamento indicó que los sedimentos se depositaron sobre una superficie de bajo relieve, que mantea suavemente hacia el sur. También se apreció la existencia de un relieve al Oeste y al Norte de la superficie de bajo relieve. Por otro lado, se estimó el espesor actual del depósito, que varía desde 300 m en la zona norte, hasta más de 900 m en el sur. A partir de la estratigrafía y sedimentología estudiadas en terreno, se definieron seis facies sedimentarias que, a grandes rasgos, indican que las gravas de la Formación Laguna Grande fueron depositadas en un ambiente fluvial - aluvial, que refleja el clima árido dominante de esta zona, desde el Mioceno. Los conteos modales indican una procedencia de un basamento alzado, con signaturas de arco volcánico en la base y el techo de la columna. Variaciones en el redondeamiento de los clastos, la presencia de intraclastos en el lado oriental del depósito, junto con las variaciones en la signatura de la proveniencia de las gravas, indican un posible aporte desde el Este para la porción superior de los sedimentos. Con base en lo planteado anteriormente, este trabajo establece que las gravas de la Formación Laguna Grande derivan de una fuente cercana, asociada al relieve que limitaba la cuenca al Norte y Oeste de la zona de estudio. Estos relieves fueron alzados durante la Orogenia Incaica, y su erosión generó, en gran medida, los sedimentos que, posteriormente, se depositaron sobre una suave superficie erosiva. Sin embargo, existe evidencia no concluyente para inferir la existencia de un relieve de menor magnitud ubicado al Este de la zona de estudio, que habría aportado material sedimentario, en menor medida.

Geólogo / En este trabajo se estudió la geología y los registros históricos, tanto del aluvión del 24 de marzo de 2015 de Chañaral, como de eventos previos, deduciendo los factores geológicos, geomorfológicos, meteorológicos, climáticos y antrópicos que influyeron en su impacto en la ciudad, a partir de la bibliografía disponible al respecto y de análisis propios realizados en terreno, laboratorio y gabinete. Se caracterizó el impacto del aluvión a partir de las características de sus sedimentos en Chañaral: su extensión (2,75 km2 en tierra y alturas de inundación hasta 3,7 m), su contexto fisiográfico (cauce principal, desborde norte y desborde sur proximal, intermedio, lateral y terminal), la granulometría de las facies, la composición de los sedimentos y la dinámica del flujo durante sus distintas etapas. A partir de esto, se concluyó que se trató de un flujo de barro (o mudflow), donde los sedimentos transportados provienen de toda la cuenca del río Salado, en particular desde las zonas de la Depresión Central hacia la Pre-Cordillera. Se registraron, en el siglo XX, 4 eventos de precipitación extrema que generaron aluviones o inundaciones en la hoya del río Salado: los aluviones de 1940 y 1972, y las inundaciones de 1983 y 1991. Los mecanismos de precipitación, determinados a través del re-análisis meteorológico, de estos eventos fueron de lluvias de verano ( Invierno Boliviano ) para el de 1972, Baja Segregada para 1983 y Anticiclón de Bloqueo para 1991, ambos en invierno. El evento del 2015 fue generado en el marco de una Baja Segregada con Anticiclón de Bloqueo. Comparativamente, el aluvión de Tocopilla de 2015 se dio bajo una Vaguada Profunda. Se determinaron los factores condicionantes, gatillantes e intensificadores del aluvión del 2015. Como factores condicionantes se tiene la geomorfología de la hoya del río Salado, que presenta un cambio abrupto de pendiente entre la Pre-Cordillera y la Depresión Central (1800 m de altura en 40 km, aproximadamente), y todos sus afluentes se unen en una sola desembocadura en Chañaral; la disponibilidad del material, que proviene tanto de los depósitos no consolidados (como los ubicados en los cauces de los afluentes y de unidades como las Gravas de Atacama) como del derrumbe y erosión de formaciones rocosas en la Pre-Cordillera; y el clima de la zona, que al ser árido con baja cantidad de lluvias, favorece la acumulación de material disponible para ser movilizado durante eventos extremos de precipitaciones. El factor gatillante fue un evento de precipitación torrencial en la región, donde la localización en la Pre-Cordillera de la mayor cantidad de agua caída, una isoterma cero alta (5000 m.s.n.m.) y una gran cantidad de humedad atmosférica proveniente del trópico, fueron capaces de generar aluviones, a diferencia de otros eventos donde no se cumplía algunas de estas condiciones. Este evento se da durante un episodio El Niño, al igual que los eventos previos, con excepción del evento asociado a lluvias estivales ( Invierno Boliviano ), que se dio durante un episodio La Niña. Existe la posibilidad de un aumento de episodios extremos El Niño debido al cambio climático antropogénico lo que podría aumentar la recurrencia de aluviones en esta y otras zonas. El evento de marzo de 2015 ocurrió durante un episodio El Niño en desarrollo, al igual que los eventos previos, con excepción del de 1972 que ocurrió durante la transición a un episodio La Niña. Existe la posibilidad de una intensificación de los episodios extremos asociados a El Niño y La Niña, debido al Cambio Global, lo que podría aumentar el impacto de aluviones en esta y otras zonas. El contexto geomorfológico y el diseño urbanístico de la ciudad de Chañaral, así como obras de mitigación subestimadas en el río Salado, contribuyeron al fuerte impacto de este proceso geológico en el casco histórico de la ciudad.