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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / El arrastre de sedimentos de fondo es un fenómeno complejo ya que incluye distintos mecanismos de desplazamiento así como diversas condiciones de iniciación del movimiento de las partículas. En la actualidad se cuenta con algunas ecuaciones tanto empíricas como teóricas las cuales ayudan a predecir el arrastre de fondo en una corriente, sin embargo la mayoría de Éstas no consideran granulometrías extendidas, únicamente se considera un diámetro característico de esta tales como d90, d50, dm, entre otros. Teniendo en cuenta lo antes descrito, en la actualidad no se cuenta con un importante estado del arte en ríos con lecho de granulometría extendida. esto debido a varias razones, como la dificultad propia del arrastre de fondo y otros elementos, tales como las pendientes considerables de estas corrientes, y su difícil acceso en terreno, haciendo que los cambios geomorfológicos que ocurren en estos ante diversas afectaciones externas, sean desconocidos o se encuentren poco investigados. En la presente investigación experimental se reproduce en un canal de laboratorio una corriente con lecho de arena y grava, en la cual mediante el control del caudal y la tasa de entrada de sedimentos se reproducen alteraciones en el cauce, las cuales generan un cambio tanto en el arrastre de sedimentos, como en las condiciones del flujo y la geomorfología del lecho. Las alteraciones representadas en esta investigación son la extracción de agua o el aumento de los sedimentos de entrada a la corriente, como se da en el caso aguas abajo de una bocatoma que extrae agua; y el aumento del caudal o la disminución del sedimento de entrada en el cauce, como se da en el caso de un transvase entre cursos de agua o en la extracción de áridos en una corriente. Teniendo en cuenta las alteraciones reproducidas, se generan diversos escenarios de flujo en los cuales se miden parámetros con el fin de caracterizar la evolución del lecho. Estos parámetros son la evolución del nivel del lecho, el gasto sólido de salida del canal junto con su correspondiente granulometría y la granulometría en la conformación final de la coraza y el sustrato en el lecho en distintos puntos. Como resultados se lograron reproducir escenarios de erosión y sedimentación del lecho, sin embargo contrario a la creencia inicial en la cual la variación del lecho de la pendiente es crucial y se presenta como primer mecanismo de estabilización de la corriente, su variación en el lecho es mínima, exceptuando aquellos casos donde se observa la formación de cuñas del sedimento más grueso y alta pendiente en la cabecera del canal. Ésta pendiente permanece prácticamente constante y el flujo busca llegar a un nuevo equilibrio mediante el cambio en la granulometría de la coraza, afinándola y generando una coraza móvil, en aquellos casos con tasa de entrada de sedimento mayores a las tasas de arrastre, mientras que en aquellos casos donde la tasa de entrada era menor a las tasas de arrastre, se observa un engrosamiento del lecho junto con la formación de una coraza estática.

En este trabajo de tesis se ha realizado un estudio geofísico - geológico de la región donde se ubica la cuenca de Macachín y su entorno. Mediante la integración de datos geofísicos y geológicos se hicieron consideraciones sobre la forma, depocentros, relación entre topografía y estructuras de la cuenca de Macachín. Además se relacionaron las anomalías gravimétricas y magnéticas con la geología y se ajustaron la estratigrafía y la historia evolutiva de la cuenca. Se realizaron distintos mapas con los datos gravimagnetométricos, que se complementaron de toda otra información disponible. Las características de los mapas resultantes de los datos gravimétricos fueron valiosas para delimitar los distintos depocentros, en los que se encuentra particionada la cuenca de Macachín y algunas particularidades de estas estructuras, que mostraron variaciones en su profundidad, orientación, superficie. A partir de todos los estudios, se dedujo con respecto a la cuenca de Macachín, que se trata de una estructura compartimentada en depocentros, tipo hemigra-ben, separados por altos de basamento. El relleno comenzó en el cretácico con las Formaciones Arata y Abramo con los que se completó la etapa de sinrift; los depósitos posrift comenza-ron con depósitos relacionados con ingresiones marinas (entrerriense - paranense) acontecidas durante el Mioceno que constituyen la Fm Macachín y posteriormente, debido al cambio de condiciones producidas por los movimientos andinos, ocurrieron los depósitos continentales la Fm Cerro Azul. Cubriendo toda el área, se encuentran depósitos arenosos finos recientes de origen eólico. Con respecto a las cuencas de Laboulaye, Gral. Levalle y Nueva Galia, se esboza-ron sus ubicaciones en el área estudiada y se obtuvieron datos acerca de los depocentros que las componen. Se considera que la cuenca de Quehué es coetánea con la de Macachín y comparte su historia evolutiva. / The Macachin basin and its surrounding areas were studied by geophysical and geological methods. These data allow to modeled the shape of the basin, the amount and dimensions of the depocenters and the relationships between geological structures and topography. Additionally the stratigraphy and the geological evolution were determined. Bouguer and residual anomalies maps, supplemented with all other useful available information were compiled. The resulting maps were valuable to delimit the various depocentros in which is partitioned the Macachin basin as well as the peculiarities of these structures, that showed variations in their depth, direction and dip. In all the studies an hemigraben type structure, separated by basement highs was deducted for the Macachin basin.The infill of the basin, start in the Cretaceous with the Arata and Abramo formations. These units compose the syn-rift stage of the basin. The sag stage is constituted by the Macachin Formation, which represents the Miocene times as a shallow marine transgression. Due to the Andean diastrophic phase, the marine basin was retracted and the marine sediments were replaced by continental environment deposits of the Cerro Azul Formation. During this study, the configuration, shape and nature of the Laboulaye, General Levalle, Quehué and Nueva Galia were obtained using the same methodology. The Quehue basin development is coeval with the Macachin basin and share many of its geological features.

El campo de gravedad terrestre nos proporciona información de las variaciones de densidad en el interior de la Tierra. Entre las aplicaciones del campo de gravedad en esta Tesis se analizan las anomalías de la gravedad y las ondulaciones del geoide como observables geofísicas. En geofísica las anomalías de la gravedad se utilizan a escala local y regional para determinar la distribución de densidad en el interior terrestre y por lo tanto estudiar las estructuras geológicas a distintas profundidades. El objetivo general de la presente Tesis consiste en identificar estructuras geológicas, en una región central de Argentina a partir del filtrado del modelo geopotencial EGM2008 y del cálculo de las anomalías de aire libre y las anomalías de Bouguer, y determinar a priori si están equilibradas ó no isostáticamente. La zona de estudio comprende variada topografía, desde llanura al Este hasta montaña al Oeste, y mar en el extremo Sur-Este. El estado de compensación de las estructuras geológicas se evalúa a partir del análisis de anomalías de aire libre y Bouguer calculadas a partir de datos terrestres provenientes de la Red de Alta precisión del IGN. Los datos gravimétricos terrestres utilizados son procesados de acuerdo a las últimas normas para la reducción de los datos de gravedad. En la zona marina se integran anomalías de aire libre derivadas de la altimetría satelital del modelo DNSC08 para tener un mejor conocimiento e interpretación del campo de gravedad terrestre en términos de estructuras geológicas. Los modelos geopotenciales brindan información del campo gravitacional terrestre global y pueden representarse como una descomposición espectral en longitudes de onda que permite analizar anomalías de masa a diferentes profundidades. Mediante el filtrado de la ondulación del geoide se elimina la componente de larga longitud de onda. A partir de la ondulación del geoide residual se identifican el sistema de Los Andes al Oeste, el sistema de Tandil y de la Ventana al Este. Se analiza a priori el estado isostático de las estructuras, mediante su correlación con las anomalías gravimétricas. Asimismo se especula sobre las características corticales de estructuras geológicas en equilibrio isostático a partir de la interpretación de ondulaciones del geoide respecto del elipsoide de referencia. Esta metodología se aplica en el sistema de Tandil corroborando que la estructura esta en equilibrio. Los resultados obtenidos con este nuevo enfoque complementan y/o validan aquellos obtenidos a partir de análisis isostáticos antes mencionado.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Con el fin de apoyar la evaluación del potencial de baja entalpía y una futura explotación de los recursos geotérmicos en la Provincia de Talca, se realiza un estudio gravimétrico, entre los 35° y 35,6° S, el cual busca determinar el espesor del relleno sedimentario y definir la geometría del basamento en la zona de estudio. Este levantamiento gravimétrico consta de seis perfiles, Este- Oeste, que se extienden desde la Cordillera de los Andes hasta la Cordillera de la Costa y dos perfiles de orientación Norte-Sur que cruzan los Este-Oeste. En total, el levantamiento gravimétrico está constituido por 512 estaciones. Luego de procesar los datos de gravedad, se obtiene el mapa de anomalía residual. Con este mapa se modela, en 2D, el relleno sedimentario con una densidad de 2,0 g/cc, obteniendo la profundidad y geometría del basamento en la cuenca de la Provincia de Talca. Estos modelos arrojan profundidades del basamento de alrededor de 500 m y que el espesor del relleno sedimentario aumenta hacia el Sur. Además, se realiza una inversión de los datos de anomalía residual, obteniendo un modelo 3D de de la distribución del contraste de densidades en la cuenca estudiada. Las densidades del relleno sedimentario encontradas con la inversión, van desde los 1,8 g/cc (en superficie) hasta los 2,3 g/cc (alrededor de los 600 m de profundidad). En la zona de estudio se identifican dos sistemas de fallas al Este de la Depresión Central, la Falla Pocuro- San Ramón y la Falla Los Ángeles- Infiernillo. Al modelar el Perfil 3, el cual pasa sobre la traza de la Falla Pocuro- San Ramón, se advierte la influencia de esta falla. Este mismo efecto se observa en los modelos de los perfiles 6, 8 y 9, por esta razón se cree que la Falla Los Ángeles- Infiernillo se extendería hacia el Sur. Finalmente se modela la transferencia de calor a través del basamento y del relleno sedimentario, observando que si se desea hacer una perforación de a lo más 200 m conviene hacerla en la cuenca más delgada, debido a que a la misma profundidad esta tiene una mayor temperatura que la cuenca principal. A una mayor profundidad es necesario observar como se distribuyen las isotermas en el modelo de transferencia de calor, para determinar dónde se alcanza una mayor temperatura.

Geóloga / El presente estudio investigó de manera exploratoria las relaciones numéricas de diferentes parámetros de un relieve en posible proceso de degradación postorogénico, como es el caso de la Cordillera de la Costa de Chile central. El objetivo principal fue establecer un criterio geomorfológico para identificar diferentes grados evolutivos durante el desarrollo de la topografía. Para ello se utilizaron dos metodologías: análisis gravimétrico y de cuencas hidrográficas. La gravimetría relativa se realizó de forma transversal en los valles de María Pinto y Talagante, principalmente, por medio del análisis de perfiles. Este método, estimó un espesor promedio de sedimentos de ~ 100 m y un máximo de ~ 350 m para la zona. Dicha profundidad, comparada con el ancho actual de los valles, confirmó la existencia de una capa horizontal de menor densidad y no cañones profundos rellenos de depósitos, lo que sugirió la ampliación de los valles por medio de erosión lateral de los ríos. La segunda metodología de estudio consideró las cuencas hidrográficas como zonas de relieve (semi) cerradas con un claro contraste entre áreas de mayor y menor inclinación. El reconocimiento se realizó de forma manual y luego se automatizó la adquisición de parámetros desde un Modelo de Elevación Digital (90 m). Se midieron características como altitudes, pendientes, áreas, entre otros. Los resultados entregaron relaciones positivas entre los valores de relieve y área en escala loglog, y una tendencia negativa entre relieve y área de menor inclinación (<10°). Esto permitió concluir que las cuencas al desarrollarse disminuyen su relieve, aumentan su área de menor inclinación y disminuyen su altitud promedio. En otras palabras, el sistema al evolucionar tiende a hacerse más plano, situación que se podría asociar a un proceso de pedimentación. Finalmente, se propuso un modelo de evolución complementario con la literatura que indica que la cuenca del río Maipo, previo a la emersión de terrazas marinas durante el Plio-Pleistoceno, debió haber sufrido un proceso de pedimentación. Esto habría permitido la ampliación de los valles a través de erosión lateral en litologías menos resistentes y la creación de las superficies de erosión reconocidas en la zona. Durante este desarrollo, el relieve asociado a las laderas de la red de drenaje habría aumentado el aplanamiento y disminuido las altitudes y pendientes promedios de las cuencas hidrográficas. Con el alzamiento tectónico de las terrazas marinas, se habría generado el bloqueo del drenaje sedimentario hacia el mar produciendo un descenso de la tasa de erosión y un incremento en el espesor de regolito. Estos dos factores habrían favorecido la cobertura de relieves menores, como lo son las colinas abandonas y pedimentos. Actualmente la Cordillera de la Costa estaría sufriendo una disminución en su tasa de denudación producto del aumento del nivel basal erosivo al tener una mayor cantidad de depósitos en el piedemonte.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El objetivo de este proyecto fue el de localizar cuerpos intrusivos bajo una cubierta de material aluvial y/o gravas en un ambiente volcánico/sedimentario, incorporando como herramienta principal de exploración los métodos geofísicos magnético y gravimétrico respectivamente, en el caso del método magnético, primero detectar la mineralización asociado a minerales ferromagnético y segundo establecer la adquisición gravimétrica con el propósito de localizar cuerpos más pesados que su entorno, como resultado de los contrastes de densidad. Primero se realizó la adquisición magnética de alta resolución en el área de las propiedades mineras del Proyecto Buen Retiro (su ubicación se detalla más adelante), usando un instrumento Scintrex Modelo SM5, y sensor simple de vapores de cesio, el área se cubrió con 61 perfiles de 2.400 metros de largo cada uno y dirección EW, totalizando 149,5 kilómetros lineales de prospección. Después de aplicar la corrección por variación diurna, se obtuvieron los mapas de Intensidad Magnética y Reducción al polo, luego se realizó un modelamiento cuantitativo 3D, a través del programa de inversión magnética 3D. Para la adquisición gravimétrica se diseñó una malla de 100m x 100m, la cual se adquirieron un total de 961 estaciones, levantadas en una sola campaña de terreno, donde se dispuso de un gravímetro Scintrex modelo CG5 con precisión de 0.001 mGal y dos GPS diferencial Topcon modelo GR3 con precisión geodésica, con lo que se logró tener un alto grado de exactitud en las mediciones de altura, requeridos para el cálculo de la anomalía de Bouguer y en menor medida en la corrección topográfica por tratarse de una área relativamente plana. La separación de la anomalía de Bouguer de origen regional y local es un paso importante en la interpretación de un mapa de gravedad. No existe un método infalible o sí se quiere perfecto, para efectuar la separación residual-regional, entre ellos tenemos el uso de muchos filtros. En este estudio aplicaremos nuestro propio método en la separación Regional-Residual, que consiste en la elaboración de un regional a partir de la ecuación simple del plano a partir de tres puntos conocidos, incorporando la información de 3 sondaje, para luego obtener un residual que es el archivo de entrada en el modelamiento gravimétrico 2D y 3D respectivamente.

Geólogo / La cuenca cretácica de Chañarcillo forma parte de los sistemas extensionales que caracterizaron la evolución tectónica del Cretácico Inferior de los Andes Centrales del Norte de Chile. Específicamente entre los 27°-28°S, las potentes sucesiones volcánicas y de rocas carbonatadas fosilíferas de carácter marino que conforman su relleno, han grabado evidencias de estos procesos, sin embargo, actualmente, estas se encuentran afectadas por sistemas estructurales compresivos ligados a la deformación Andina del margen continental, lo cual ha permitido una sobreimposición estructural compleja en la región. El presente trabajo intenta dar respuesta al debate acerca de la estructura cortical de primer orden que predomina en la Cuenca de Chañarcillo. Aunque diversos autores han propuestos distintos modelos que permiten reproducir su estructura superficial, su estructura en subsuperficie se mantiene aún en discusión. Considerando lo anterior, en el presente trabajo se integraron datos estructurales de superficie conjuntamente con datos gravimétricos, a fin de modelar la geometría en profundidad de la cuenca y definir un modelo geológico para la misma. Para ello se realizaron dos transectas (O-E) de adquisición de datos gravimétricos, se midieron nuevos datos estructurales y se obtuvieron muestras de rocas para estudios de densidad. Los resultados de su estructura superficial corresponden a un anticlinal de inversión vergente al este (Anticlinorium de Tierra Amarilla); por otro lado, las curvas de anomalía residual han permitido definir geometrías asociadas y comparables con sistemas de rift intra-placa que encajan dentro de un modelo de hemigrábenes. De acuerdo con la integración realizada con los datos litológicos y estructurales de superficie, se propone una arquitectura para la cuenca definida por un sistema de hemigrábenes parcialmente invertidos.

La caldera La Pacana se ubica en la Cordillera Occidental de la Región de Antofagasta, Chile, y es una estructura volcánica de colapso de 65 por 30 km, aproximadamente, la cual hace de ella una de las más grandes en el mundo. Los volúmenes de material eruptado por esta caldera llegarían a 2500 km3, aproximadamente, con un VEI (índice de explosividad volcánica) de 8,7, lo que la hace la quinta erupción más grande de la que haya registro geológico, y cuyo relleno de ignimbritas intra-caldera tendría un espesor entre 0,9 y 2 km. Esta estructura volcánica tiene una orientación aproximada NS, cuyos límites E, S y SW corresponden a un borde topográfico, mientras que los límites N y W no se observan, al encontrarse cubiertos por unidades volcánicas más jóvenes. El centro de la caldera está ocupado por un domo resurgente elongado en direcciones NW-SE y NE-SW, de 48 por 12 km. Debido a que para entender la dinámica de las calderas es necesario conocer su estructura, se propuso estudiar la estructura interna de la caldera La Pacana mediante gravimetría. Durante Enero-Febrero de 2009 se adquirieron 71 nuevas estaciones gravimétricas, apoyadas con posicionamiento con GPS diferencial, las cuales fueron complementadas con datos de estudios previos. Las estaciones gravimétricas adquiridas permitieron obtener la grilla de anomalía residual de Bouguer, y a partir de ella, los productos asociados, tales como las grillas de derivadas horizontales y verticales. Luego, se procedió a integrar estos datos con la información geológica de la zona de estudio para realizar una modelación directa en 2,5D, con la que se construyeron perfiles geológicos de las anomalías geofísicas de interés. Los resultados del procesamiento y la modelación gravimétrica muestran que dentro de La Pacana se observa una anomalía negativa con una amplitud promedio de -15 mGal, la cual llega hasta -24 mGal en su parte central y -40 mGal en su parte N. Este tipo de señales negativas es el que se espera en esta clase de cuerpos volcánicos, las cuales pueden ser explicadas por el contraste de densidad negativo entre el material de relleno y el basamento precaldera fuera de ella. La forma asimétrica de las anomalías indicaría que no todo el relleno de la caldera tiene la misma profundidad. En base a la distribución de las anomalías negativas en el mapa de segunda derivada vertical, y a la reinterpretación de la estratigrafía de la caldera, es posible determinar la presencia de dos estructuras anidadas, las cuales son denominadas como caldera Pujsa (fuente de la ignimbrita Pujsa) y caldera La Pacana (fuente de la ignimbrita Atana). Los bordes N, E, S y W de la caldera la Pacana y los bordes W y N de la caldera Pujsa, los cuales no habían sido reconocidos previamente, fueron delimitados mediante el filtro de segunda derivada vertical. El mecanismo de colapso asociado a la caldera Pujsa sería uno de tipo “piecemeal”, mientras que para La Pacana se propone una mezcla entre un “trapdoor” con un “piecemeal” tipo “funnel”, por lo que en la primera, la zona de colapso principal está concentrada en la parte central de la caldera, mientras que en la segunda, está en su parte N, evidenciando colapsos asimétricos. El espesor del relleno de las calderas La Pacana y Pujsa fue determinado mediante modelación directa en 2,5 D, constreñida con datos geológicos, e indica que para Pujsa, éste llegaría a 0,9 km, mientras que para La Pacana, éste sería de 3 km. El relleno de ambas calderas en las zonas de traslape tendría un espesor de 1,3 km. Lo anterior permite determinar el volumen del relleno asociado, el cual sería de 3.082 km3, con un VEI de al menos 8. Dentro de las calderas, se observan anomalías negativas con amplitudes de hasta -5 mGal, las cuales se ubican bajo el domo resurgente y domos post caldera. Estas señales serían producidas por raíces volcánicas densas a profundidades de entre 1 y 3 km bajo la superficie, una de las cuales coincide con la zona en la cual el domo resurgente es más alto. Finalmente, se sugiere que el basamento de La Pacana está formado por secuencias paleozoicas sedimentarias y volcánicas, las cuales son alzadas por sistemas de fallas inversas, coherentes con un sistema compresivo con σ1 horizontal de dirección EW. Al comparar las calderas La Pacana y Pujsa con otras de dimensiones similares (Toba, Yellowstone), se observa que éstas tienen anomalías residuales de Bouguer que llegan hasta -70 mGal y rellenos de hasta 3 km, más del doble que lo que se observa en la caldera Pujsa, por lo que ésta sería un caso anómalo dentro de calderas de esas dimensiones. Esta interpretación es corroborada con modelos teóricos que toman en cuenta el diámetro y la subsidencia de una caldera respecto al desarrollo morfológico de los sistemas de fallas que permiten su colapso. Se sugiere que la poca amplitud de la anomalía residual de Bouguer sería producto de la tectónica compresiva reconocida en la zona de estudio, la cual alzaría dos bloques de basamento paleozoico mediante dos sistemas de fallas inversas de vergencia opuesta en ambos lados de la caldera Pujsa, los que habrían actuado como bloques rígidos que podrían haber disminuido la magnitud del colapso.