Doctor en Ciencias, Mención Geología / La diversidad de estilos estructurales confinados directamente en el Altiplano-Puna plateau, así como el grado de acortamiento y engrosamiento cortical del mismo, siempre se ha relacionado con el tipo de subducción bajo los Andes Centrales, definidos como subducción normal y subducción plana . Sin embargo, más allá de esta correlación, distintos modelos tectónicos también han sido utilizados para explicar su estructuración superficial, y sobre todo para tratar de entender ¿Cuál es el proceso tectónico dominante, entre la extensión cortical del Mesozoico Temprano y la subsecuente compresión del margen? responsable de la deformación andina. Aunque la mayoría de estos modelos derivan de estudios sísmicos-estructurales, concentrados al noroeste de Argentina y sur de Bolivia, en regiones vecinas como el norte de Chile, entender este proceso solamente con expresiones estructurales superficiales representa un problema de fundamental entendimiento. La región norte de Chile especialmente sobre el segmento de subducción plana o Pampeano (27º-29ºS), constituye un lugar privilegiado para el análisis de esta problemática, ya que la deformación andina afecta tanto a las rocas cristalinas del Paleozoico Tardío como a su cobertura volcano-sedimentaria del Mesozoico Temprano-Cenozoico. Este registro tectono-estratigráfico se reconoce muy bien en los extensos afloramientos localizados en la Cordillera de la Costa y la Cordillera Frontal. Basado en las consideraciones anteriores, este trabajo tiene como objetivo principal, entender la arquitectura estructural de los Andes Centrales chilenos entre los 27º y 29ºS, mediante un modelo estructural que explique de forma coherente su anatomía. Para lograr este objetivo, se diseñó una metodología sustentada en: mapeo regional 1:50.000-1:100.000, modelamiento estructural 2D mediante la elaboración y restauración palinspástica de secciones corticales, usando el software Move 2D (Midland Valley), y el uso de datos gravimétricos y cronológicos (U-Pb, K-Ar, Ar-Ar). La estructuración del segmento andino analizado, se constituye de dos dominios tectónicos principales. El primero está definido por la inversión positiva y parcial de las cuencas cretácicas y jurásicas, ubicadas al este y oeste de la Cordillera de la Costa y de la Cordillera Frontal (Cuenca Chañarcillo y Cuenca Lautaro). En este dominio, potentes series estratigráficas del Mesozoico Temprano, y ocasionalmente rocas del basamento, están envueltas en largos anticlinales de inversión N-S de doble vergencia (este y oeste), definiendo una arquitectura de zona triangular para la región. El segundo dominio se caracteriza, por una tectónica de basamento concentrada en la Cordillera Frontal, la cual está ligada con fallas inversas, anticlinales de basamento, pop-ups e imbricaciones NNE, que alzan al Paleozoico Tardío hacia el este del orogeno. Estas estructuras posiblemente resultarían, de una interrupción en el progreso de la inversión tectónica de las cuencas mesozoicas, permitiendo así engrosar la corteza en este segmento andino. A partir de la restauración palinspástica de un set de secciones balanceadas, y de una sección regional de más de 160 km se interpretó que: a) la herencia extensional mesozoica, juega un rol fundamental en la construcción del orogeno, mediante su inversión tectónica positiva, b) la geometría de las estructuras mesozoicas, estaría caracterizada por hemi-grabenes asimétricos N-S limitados por altos de basamento, c) el basamento observado en la Cordillera Frontal, se relacionaría con el alzamiento de altos estructurales heredados de la tectónica extensional mesozoica, d) el acortamiento mínimo acumulado, es de 41 km para el orogeno en el lado chileno, sin embargo, este se incrementaría a 80,41 km cuando se retira la compresión de su contraparte en el lado argentino, e) el engrosamiento cortical es más favorable, mediante rampas profundas de bajo ángulo que pueden propagarse desde la Cordillera de la Costa hacia la Cordillera Frontal. Por último, el registro cronológico de los depósitos sintectónicos que yacen discordantemente sobre los flancos de los anticlinales de inversión, y sobres las imbricaciones tectónicas de la Cordillera Frontal, han permitido establecer distintos episodios de deformación compresiva. Un episodio de 80 Ma marcaría el inicio y progreso de la inversión hacia el este de la Cordillera de la Costa, rejuveneciéndose posiblemente hacia la Cordillera Frontal y propagandose mayormente hacia el este del orogeno, de acuerdo a la deformación miocena grabada en las actuales Sierras Pampeanas argentinas.

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geólogo / El oroclino Boliviano representa una característica de primer orden en el contexto de la Cordillera de los Andes, el mayor sistema orogénico en respuesta a la subducción de corteza oceánica bajo corteza continental. El patrón de rotaciones de los Andes centrales (CARP) describe a grandes rasgos la naturaleza del oroclino, pero aún existen rasgos que se desconocen a menor escala. En esta tesis se analizaron 40 sitios que representan más de 4000 muestras individuales, obtenidas de rocas intrusivas y sedimentarias, de edad Paleozoica, en la zona del Cordón de Lila; rocas extrusivas y sedimentarias Triásicas, pertenecientes a las formaciones Peine y Tuina; y rocas sedimentarias de la Formación San Pedro, de edad Oligocena. En estas muestras se estudió la remanencia magnética para calcular rotaciones tectónicas, que constituye la principal substancia del estudio, la mineralogía magnética, y la anisotropía de susceptibilidad magnética. Los resultados obtenidos en las unidades Triásicas muestran comportamientos opuestos. El Grupo Peine, al este del Salar de Atacama, presenta una leve rotación tectónica de ~22° en promedio. En contraposición la Formación Tuina, al oeste, rota en promedio ~45°, de manera conjunta a unidades Cretácicas en la zona de estudio. Rocas de la Formación San Pedro, que se encuentra sobreyaciendo a rocas Cretácicas evidentemente rotadas, muestran rotaciones muy leves, en promedio 17°. El comportamiento opuesto en las unidades Triásicas sugiere la existencia de una segmentación longitudinal, de las rocas pre-Oligocenas, en los dominios rotados. Se propone que el límite de estos dominios se encuentra cercano al eje del Salar de Atacama. Subordinadamente, se sugiere, que la Formación Tuina rotó conjuntamente a rocas Cretácicas y Paleógenas, en un evento que predata a la Formación San Pedro.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / El presente trabajo de tesis aborda la caracterización cuantitativa de parámetros físicos relacionados a la tectónica de la cuña continental Chilena, con objeto de estudiar las variaciones del estado dinámico del margen en función de las inhomogeneidades presentes tanto en la placa oceánica como en la cuña continental. En una primera etapa, se estudia el impacto de la subducción del centro de expansión de la Dorsal de Chile al sur del punto tripla Nazca-Antártica-Sudamérica (CTJ). En base a un modelo de inversión 2-D obtenido a lo largo de un perfil sísmico de refracción de ángulo ancho, localizado a los 47.5ºS, se obtienen nuevos datos sobre la estructura y edad (~5 Ma) del prisma de acreción que permiten plantear un modelo conceptual sobre la evolución de este segmento del margen chileno durante los últimos 13 (Ma). Adicionalmente, mediante el desarrollo de un modelo geométrico simple y variable en el tiempo, se estiman valores del flujo sedimentario terrígeno de 75 (km2/Ma) y 39.6 (km/Ma) para la tasa relativa de avance del frente de deformación, que explican tanto el tamaño del prisma de acreción como el espesor del relleno sedimentario observados en la actualidad. En una segunda etapa, se genera un modelo de densidad de la cuña continental en el segmento norte de la zona de ruptura del terremoto del Maule Mw8.8, mediante el uso de un nuevo esquema de moldeamiento gravimétrico 2-D. Los resultados permiten observar una correlación espacial entre las complejidades del proceso de ruptura cosísmica y las anomalías de densidad y morfología de la zona. El modelo gravimétrico sugiere que el parche de mayor deslizamiento durante el terremoto del Maule se localizó en un segmento del margen caracterizado por bajas densidades en la cuña continental, baja carga vertical sobre el contacto sismogénico, la presencia de una cuenca de plataforma bien desarrollada y bajos ángulos de talud consistentes con un coeficiente de fricción basal efectivo bajo. Localmente, el modelo muéstra una anomalía de alta densidad ubicada dentro del parche de alto deslizamiento, que es interpretada como la presencia de un monte submarino decapitado o bien como una prolongación hacia el océano del basamento continental rígido. Finalmente, se analiza la variabilidad del ángulo de talud y del el ángulo de la placa oceánica subductada a lo largo de todo el margen chileno, con objeto de estimar valores del coeficiente de fricción basal efectivo de acuerdo con la teoría de Cuña Critica de Coulomb No-Cohesiva. A escala regional, se observa una segmentación tectónica a lo largo del margen Chileno, donde cada segmento se caracteriza por valores diferentes del ángulo de talud y coeficiente de fricción basal efectiva, y están limitados por la presencia de anomalías morfológicas oceánicas y continentales. Esta segmentación tectónica parece estar correlacionada con la distribución de grandes terremotos y con las inhomogeneidades de los procesos de ruptura de Mega-terremotos en la zona de subducción chilena.

Geólogo / El norte de Chile constituye el flanco occidental de los Andes Centrales Altiplánicos, abarcando partes de la Precordillera, la Cordillera Occidental y del borde oeste del Altiplano. El conjunto de estas unidades le dan morfológicamente el carácter monoclinal de tal flanco, que se puede explicar mediante un alzamiento tectónico de dos sistemas estructurales contraccionales durante el Neógeno. Uno de ellos corresponde al East-Vergent Thrust System (ETS), situado a lo largo del borde occidental del Altiplano y que reúne estructuras de piel delgada que vergen hacia al este. No obstante, la región de Chucal es la única zona donde este sistema ha sido reportado, lo que motiva un estudio al respecto en la región de Cariquima, ubicada a ~90 km al SSE de Chucal, en el borde oeste del Altiplano. Estudios previos en esta zona señalan características similares. La región de Cariquima se caracteriza por presentar depósitos de tobas, ignimbritas y lavas (formaciones Utayane, Condoriri y Puchuldiza) intercalados por sedimentitas continentales (Fm. Chojña Chaya y Serie de Mauque) durante el Neógeno. La evolución de esta estratigrafía fue contemporánea al desarrollo de estructuras contraccionales que tuvieron su cese en el Plioceno, aun cuando algunas de ellas presentan actualmente sismicidad. La actividad de las estructuras en tal período se evidencia, al menos, en la presencia de estratos de crecimiento en las formaciones Chojña Chaya y Condoriri. Las estructuras presentes en la región se agrupan en dos dominios y muestran orientaciones NNW-SSE a N-S. El dominio occidental consiste en estructuras que vergen hacia el este (flexuras Guanca, Paica y Queñiza), al contrario del dominio oriental que presenta estructuras con vergencia al oeste (anticlinal de Huaitane). La relación entre ambos dominios se puede explicar mediante dos soluciones: (1) que el dominio oriental sea el retrocorrimiento de una falla que provenga del dominio occidental, o (2) que sea parte de un sistema estructural que se desarrolla desde el centro del Altiplano. El acortamiento generado en la región es de 2.13 km, equivalente a un 3.4%. Los datos estratigráficos y estructurales mencionados permiten interpretar la siguiente evolución geológica durante el Neógeno: el alzamiento tectónico generó un aumento del relieve que facilitó la erosión de las unidades volcanogénicas que luego se depositaron en el piedemonte, donde se acumularon las unidades sedimentarias. En la región de Cariquima, el ETS se aprecia en el dominio occidental y es correlacionable con lo reportado en Chucal. No obstante, en aquella zona se presenta un menor número y tamaño de estructuras. Esto implica que el ETS es un sistema estructural que a latitudes mayores se extiende más hacia el este. Una posible explicación a lo anterior reside en que la región de Cariquima se aproxima a la Línea de Gephart, o de mayor acortamiento andino, lo cual se refleja en un mayor desarrollo de estructuras. El ETS es contemporáneo con el West-Vergent Thrust System (WTS), situado a lo largo de la Precordillera. Ambos sistemas nacerían de niveles muy profundos de la corteza que sería la prolongación hacia el norte del Quebrada Blanca Bright Spot (QBBS). Allí habría un desacoplamiento de la corteza que facilitaría el desarrollo de tales estructuras hacia la superficie. Dado que ambos sistemas de vergencia opuesta nacerían del mencionado nivel de despegue, ellos serían responsables de alzar la Cordillera Occidental como un bloque pop-up y de darle la morfología monoclinal al flanco occidental de los Andes Centrales Altiplánicos. Sin embargo, el acortamiento generado por estos sistemas no puede explicar el espesor cortical, lo que hace necesario la adición de un material adicional en la corteza inferior que alce el relieve andino. Esto hace que el WTS y ETS formen parte de la evolución en la corteza superior del orógeno.

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Magíster en Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniero Civil / La zona de subducción en Chile se caracteriza por poseer una actividad sísmica mayor en comparación con otras partes del mundo, con terremotos de gran magnitud cuyas zonas afectadas varían en función del contacto sismogénico y la profundidad a la que ocurren. El peligro sísmico es una potencial herramienta para proyectar las distribuciones espaciales y temporales de dichas zonas. Éste se basa principalmente en conocer estimaciones o modelos que predigan los posibles movimientos superficiales máximos según una serie de parámetros indicadores de las características sísmicas de la zona y de los suelos en cuestión. La necesidad de estas estimaciones se ha traducido en el desarrollo de modelos empíricos de atenuación para diferentes tipos de terremotos y regiones. En la zona de subducción chilena han ocurrido tres terremotos importantes en los últimos años, Maule 2010, Iquique 2014 y Illapel 2015, que han aportado nuevos y mejores datos a través de modernos instrumentos que permiten obtener aceleraciones espectrales para un rango de periodos más amplio que estudios anteriores. Esto permite mejorar y proponer fórmulas de atenuación que consideren los efectos de sismos sobre estructuras de periodo largo, como edificios equipados con aislación sísmica, y estructuras rígidas de periodo corto, como instalaciones de equipos a nivel del suelo y elementos masivos de hormigón. Utilizando una base de datos de registros de aceleraciones de terremotos de la zona de subducción chilena, se generan curvas de atenuación horizontales para PGA, PGD y aceleraciones y pseudodesplazamientos espectrales para osciladores de periodos entre 0.01 [s] y 10 [s] con un 5\% de amortiguamiento crítico. Las variables del modelo corresponden a la magnitud momento (Mw), la profundidad de foco (H), la distancia más cercana al área de ruptura (Rrup) en el caso de terremotos interplaca y la distancia hipocentral (Rhip) para intraplaca. La amplificación dinámica de suelos se evalúa a partir de la determinación de un nuevo modelo empírico para el factor de amplificación, en función del periodo predominante del suelo (T*) y la velocidad de onda de corte de los 30 [m] más superficiales (VS30). Los resultados de esta tesis son válidos para distancias máximas de 400 [km], donde para un mismo tipo de suelo, es posible identificar aceleraciones máximas diferentes en cada tipo de terremoto. Los mecanismos intraplaca poseen valores más altos para periodos cortos y PGA en distancias cercanas a la fuente, mientras que los interplaca son mayores en periodos intermedios-largos y distancias medias-lejanas. Al utilizar un modelo de amplificación de suelos más detallado que estudios anteriores, es posible reproducir espectros de sitios de diferentes formas y amplitudes, incluso el caso específico del de dos puntas visto en registros reales para ciertos tipos de suelos durante el terremoto de Maule 2010.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / La evolución neógena de los Andes Centrales al sur del segmento de subducción plana ha sido ampliamente estudiada aunque sin haberse logrado un consenso acerca del origen de las variaciones en el estilo estructural, la edad de la deformación, el espesor cortical y la cantidad de acortamiento, entre otros, que muestra el orógeno a lo largo del rumbo. Mediante análisis cronoestratigráficos y estructurales, el presente estudio persigue caracterizar los periodos de deformación que experimentaron los Andes desde el Mesozoico hasta el presente, entre 34°45' y 35°30'S, con el fin de establecer su influencia en la construcción neógena del orógeno y en las diferencias que presenta este a lo largo del rumbo. Los resultados muestran que la deformación contraccional durante el Neógeno se caracterizó tanto por la reactivación de estructuras normales previas como por la generación de nuevas fallas. Estas estructuras involucraron el basamento en la deformación, desarrollando un estilo de piel gruesa favorecido por la presencia de fallas normales asociadas a las cuencas extensionales que caracterizaron la evolución de este segmento de los Andes durante el Mesozoico y Cenozoico. Asimismo, se pudieron reconocer dos pulsos de deformación contraccional previos al Neógeno que afectaron a esta región durante el Cretácico Superior y el Paleoceno. Sin embargo, no se pudo cuantificar la cantidad de acortamiento acomodado durante estos periodos, lo que imposibilita reconocer su influencia en periodos de deformación posteriores. Durante la deformación de la vertiente occidental de la cordillera (20-11 Ma), cerca de 18 km de acortamiento fueron acomodados en la corteza superior, mientras que la faja plegada y corrida de Malargüe acomodó 30 km, implicando una variación mínima con el acortamiento acomodado por la Cordillera Principal a los 33°30´S. No obstante, el porcentaje de acortamiento disminuye hacia el sur debido a que la deformación se distribuyó en una región más amplia. De esta forma, se establece que la disminución de acortamiento hacia el sur que presenta el orógeno, se originaría por la ausencia de la Cordillera Frontal al sur de 34°40'S, lo cual sería consecuencia directa de la menor cantidad de deformación que experimentó la corteza. Esta menor cantidad de deformación y acortamiento tendría implicancias directas en la forma en cómo se deforma la corteza. Es así como el acortamiento acomodado por la corteza superior ha sido transformado en engrosamiento cortical in-situ implicando un modo de deformación en cizalle puro, contrastando con el modo de cizalle simple que dominaría al norte de 35°S. Finalmente, si bien, la evolución y arquitectura previa influye sobre el estilo de deformación de la corteza, la cantidad de deformación que experimenta el continente es la responsable de que la segmentación de los Andes, quedando aún por dilucidar si esto depende de la cantidad de deformación que puede acomodar la placa superior o a varia ciones a lo largo de la placa subductada.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / La evolución geológica del margen occidental de América del Sur es el resultado de procesos tectónicos como subducción de corteza oceánica, magmatismo, acreción, rifting y colisiones continentales. Para comprender esta compleja historia evolutiva es necesario entender la evolución tectono-metamórfica del basamento paleozoico. Sin embargo, el basamento paleozoico del norte y centro de Chile está mayoritariamente cubierto por rocas estratificadas meso-cenozoicas e intruido por plutones post-pérmicos. El valle del río El Tránsito en la Cordillera Principal de Vallenar y los complejos de acreción de la Cordillera de la Costa de las regiones de Atacama y Coquimbo son unos de los pocos lugares donde aflora basamento metamórfico paleozoico, y son claves para entender la evolución tectónica y metamórfica del Paleozoico en norte-centro de Chile. El objetivo de este estudio es explicar el rol que cumplen las rocas metamórficas del valle del río El Tránsito y los complejos de acreción de la Cordillera de la Costa en la evolución tectónica paleozoica a triásica del margen occidental de Gondwana. Los complejos metamórficos El Tránsito, Huasco y Choapa contienen circones detríticos entre 530 y 580 Ma, cuya fuente no puede ser fácilmente encontrada en rocas ígneas o metamórficas del continente y podrían derivar de la erosión de parte del basamento neoproterozoico de un terreno alóctono, probablemente Chilenia. Los Gneisses de La Pampa son un enclave de ortogneisses en granitoides del Paleozoico superior a Triásico del Batolito Chollay. Datos geocronológicos previos permitieron a algunos autores sugerir que estas rocas formarían parte del basamento de Chilenia, terreno acrecionado a Gondwana en el Devónico Medio. Nuevos estudios geocronológicos U-Pb muestran que su protolito cristalizó en el Pennsylvaniano, desestimando cualquier relación con Chilenia. Los Gneisses de La Pampa fueron metamorfizados entre 5 y 5.6 kbar y 709 y 779 °C en el Pérmico medio, junto al emplazamiento de los plutones más antiguos del Batolito Chollay. Las Migmatitas de Quebrada Seca, que afloran en el valle del río El Tránsito, tienen un neosoma formado por gneisses graníticos con granate, y un paleosoma fomado por esquistos cuarzo-micáceos con estaurolita. El protolito del leucosoma son granitoides peraluminosos que se habrían emplazado a los 486.1±6.5 Ma. Este componente de las migmatitas podría derivar del basamento del terreno Chilenia. La migmatización habría ocurrido durante el Carbonífero entre 593 a 642 °C y 8 a 8.8 kbar. Un segundo evento metamórfico que alcanzó hasta 10 Kbar afectó a estas rocas, las que finalmente registran el impacto termal de la intrusión del Batolito Elqui- Limarí durante el Pérmico.

Doctorado en Ciencias, Mención Geología / El presente estudio se realiza en la Cordillera Principal de Chile central entre 32° y 33°S, en el límite sur de la zona de subducción subhorizontal Pampeana. Esta región se presenta como una zona clave para la comprensión y correlación con los fenómenos ampliamente estudiados al sur de 33°S, donde se ha reconocido que la mayor parte de la Cordillera Principal Andina en territorio chileno, está conformada por los depósitos volcánicos y volcanoclásticos de la cuenca extensional de Abanico (Eoceno superior-Mioceno inferior), y los depósitos esencialmente volcánicos de la Formación Farellones, depositada durante el proceso de inversión tectónica de la cuenca. El estudio cronoestratigráfico y estructural de la región de este estudio (32°-33°S), nos permite interpretar la geometría de la cuenca extensional de Abanico, la prolongación de los afloramientos mesozoicos y cenozoicos hacia el oriente y norte de 33°S, y la influencia que pudo tener su presencia o ausencia (y las estructuras que controlaron su desarrollo), en los eventos tectónicos posteriores. Como objetivo se busca la comprensión de los eventos y factores tectónicos Meso-Cenozoicos que dan origen o influencian algunas de las diferencias latitudinales que se registran en la geología de la Cordillera Principal Andina entre esta región (32°S) y la región sur (33°S); en particular respecto del aparente angostamiento hacia el norte de los depósitos que habrían conformado la cuenca de Abanico y los cambios latitudinales en la geometría de las estructuras que los limitan. Una primera etapa consiste en la recopilación y análisis de nuevos antecedentes que permitan complementar la información geológica para la región (trabajo de campo para la adquisición de muestras de roca y datos estructurales). Se presentan además 8 dataciones geocronológicas U/Pb en circón, y las implicancias paleogeográficas y estructurales de esta nueva información. En base a los antecedentes adquiridos, se realiza un estudio sistemático mediante modelamiento analógico; el cual fue desarrollado y seleccionado como metodología de trabajo, por permitir abordar el problema simplificando las variables que se interpreta que influyen en la complejidad estructural de la región. De los resultados de este estudio: se reconoce la presencia de rocas del Cretácico Superior a Mioceno; se diferencian las unidades litológicas en que pueden subdividirse los afloramientos oligo-miocenos; se limita la actividad principal de la Falla Pocuro para períodos pre-miocenos; se presentan los eventos de deformación reconocidos; y se desarrollan una serie de modelos analógicos. Estos últimos nos permiten reconocer la influencia que tiene el ancho de una cuenca extensional en los posteriores procesos de inversión tectónica; lo cual para esta región se sugiere habría influenciado el rumbo principal NNW de las estructuras fuera de secuencia de la FPC de La Ramada, que afectan, en el sector más oriental de este estudio, a los afloramientos oligo-miocenos.

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