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Fundada en 1962
SOC
IEDA
D GEO
LOGICA DE CH
ILE
la serena octubre 2015
Geología del sector Cerro Islote (25ºS), Depresión Central,
Región de Antofagasta, Chile.
Diego Mardonez C.1, Felipe Espinoza G.
2, Luis A. Quinzio S
3.
1 IANIGLA, CCT Mendoza, CONICET, Av. Ruiz Leal s/n, Parque
General San Martín, Mendoza, Argentina.2 Servicio Nacional de
Geología y Minería, Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago,
Chile.3 Departamento Ciencias de la Tierra, Universidad de
Concepción, Víctor Lamas 1290, Concepción, Chile.
Resumen: El sector de Cerro Islote registra la evolución
tectónica temprana del sistema andino, desde el periodo extensional
primario en el Mesozoico, y el cambio del régimen tectónico
ocurrido durante el Cretácico Superior, donde se registra una
primer evento compresivo con características regionales, opuesto a
los ocurrido con la fase K-T, la cual se observa claramente en esta
zona, pero que no es considerada en otros lugares de los andes. En
esta contribución se aborda la geología en detalle de la zona y se
propone una evolución geológica estructural acorde con los datos
regionales existentes, y se muestra una corta pero intensa
deformación de las unidades del Cretácico Superior, respondiendo a
la inversión de estructuras extensivas que generaron la
configuración actual de esta particular zona.
Palabras Calves: Cerro Islote, K-T, evolución
1 Introducción
El Cerro Islote (2694 m.s.n.m. 24º55'45''S/69º28'35''W) ubicado
en la Depresión Central, cercano a las primeras manifestaciones de
la Cordillera de Domeyko (Precordillera), esto lo hace una área de
interés, ya que comparte características geológicas y tectónicas
con ambas morfoestructuras. La zona posee un relieve bajo, con
influencia de tectónica extensiva durante el Cenozoico y potentes
secuencias volcánicas cretácicas y paleógenas, similar a lo
observado para la Depresión Central, además posee características
que se observan en la Cordillera de Domeyko, como lo son los
depósitos de plataforma calcárea y rocas clásticas continentales
que se desarrollan durante el Mesozoico y la compresión que afecta
a las mismas. En esta zona también se puede resumir la historia
geológica del norte chileno en la Región de Antofagasta, que se
caracteriza por el marcado par arco volcánico - cuenca de tras arco
durante el Jurásico, la contientalización del sistema marino al
final del periodo y la migración progresiva del magmatismo hacia el
este.
2 Geología del Cerro Islote
La geología de este sector fue estudiada en detalle (escala
1:25.000) por Mardonez (2014), y en esta capítulo se mostrará un
resumen de la geología del Cerro Islote, la que se sintetiza en el
mapa de la figura 1. Las rocas
estratificadas y estructuras se disponen en franjas de dirección
NS, las zonas bajas se encuentran cubiertas por el espeso relleno
aluvial que conforma las planicies. Las rocas más antiguas que
afloran en el sector son los depósitos calcáreos de la Fm. Profeta,
se disponen en la ladera oriental de cerro y tienen una fuerte
deformación en pliegues de pequeña escala, por eso se estima una
potencia mínima de 300m. Las litologías presentes son calcáreas y
evaporíticas, las primeras se componen de intercalaciones
decimétricas (hasta dos metros) de calcarenitas, calcilutitas y
margas de tonos pardo, gris, verdoso y blanquecino, con cantidades
variables de aloquímicos, poseen además laminación cruzada y
paralela, nódulos y concreciones esféricas y discoidales, además
muchas de estas rocas poseen fragmentos fósiles de peces,
pelecípodos y abundantes amonites que permiten situarla en el
Oxfordiano medio a superior. En tanto las evaporitas corresponden
principalmente a yeso con anhidrita en colores blanco y gris y se
les asigna una edad Oxfordiano superior a Kimmeridgiano. Se
interpreta un ambiente de depositación en plataforma carbonática de
baja profundidad y energía variable, durante un periodo regresivo
mayor de la cuenca marcado por la presencia de evaporitas, que
indican el secamiento total de la misma, este episodio se registra
ampliamente en las cuencas del norte y centro de Chile, como
también en territorio argentino. En contacto aparentemente
transicional con la unidad antes descrita se desarrolla una
secuencia clástica de aprox. ~300 m de espesor, que aflora en el
extremo sur y centro norte del cerro, informalmente denominada
Estratos Areniscas Islote, ya que la definición original de Fm.
Santa Ana fue recientemente reemplazada por Fm. Llanta en su
localidad tipo (Venegas et al., 2013), denominación que no se
ajusta a lo encontrado en esta zona. Las rocas de esta unidad
corresponden a areniscas negro rojizas con intercalaciones menores
de brechas y lentes de limolitas con grietas de desecación.
Corresponden a litarenitas feldespáticas y arcosas líticas, con
fragmentos de rocas volcánicas básicas oscuras (vidrio) con
microlitos de plagioclasa, y máficos de piroxeno y anfíbol, los
líticos calcáreos son poco comunes. Estas rocas se depositaron
probablemente en un ambiente de sabkhas costeros, que indica aguas
someras, relativamente tranquilas sometidas a fases de secamiento
esporádicos, con un marcado aporte del arco volcánico. La edad de
estos estratos, no pudo ser determinada con precisión, y se les
asigna una edad Jurásico Superior- Cretácico Inferior en base a sus
relaciones de contacto,
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ST 1 TECTÓNICA Y DEFORMACIÓN CORTICAL ANDINA
similar a la edad interpretada para las rocas ubicadas en el
flanco occidental de la Sierra de Candeleros denominadas Estratos
Quebrada del Chaco (Venegas et al., 2013). Abarcando gran parte del
Cerro Islote, y su continuación al sur, se encuentran rocas
piroclásticas de la Fm. Quebrada Mala, son capas resistentes de más
de 1000 m de espesor, que se disponen homoclinalmente y cubren en
discordancia angular a las calizas de la Fm. Profeta y a los
Estratos Areniscas Islote. Las rocas que componen esta formación
corresponden a lavas de composición intermedia, rocas piroclásticas
félsicas y, en menor medida horizontes sedimentarios. Aunque se
acuñan, intercalan e interdigitan mutuamente se separaron 4
litofacies: a) Algomerados, brechas y areniscas: dispuestos bajo
las tobas se encuentran areniscas y brechas con importante aporte
de clastos volcánicos intermedios y fragmentos de toba y en menor
medida calizas. Además niveles de aglomerado de fragmentos de rocas
volcánicas intermedias a basálticas. b) Lavas andesítcas –
andesítico-basálticas: Se disponen en el sector occidental de la
zona de estudio y corresponden a capas delgadas interdigitadas en
las tobas, litológicamente se trata de lavas con fenocristales de
plagioclasa, piroxeno y anfibol en masa fundamental vítrea oscura,
con microlitos de plagioclasa orientados. c) Tobas riolíticas:
constituye el mayor volumen de afloramientos de esta formación por
lo que se subdividió en 4 tipos: c1) Tobas soldadas: De
coloraciones rojizas, las fiamme y esquirlas se encuentran
orientadas y aplastadas, además se observan fragmentos de cristales
de plagioclasa cuarzo y máficos muy alterados, la matriz a menudo
está desvitrificada en forma de esferulitas radiales o axiales, o
bien como agregado felsofídico. c2) Tobas de cristales: de
coloración gris amarillenta, presenta grandes cristales de cuarzo
como “ojos” además de sanidina, la plagioclasa es menos abundante y
más pequeña, escasamente se encuentra oxibiotita, la matriz posee
esquirlas sin aplastamiento pero levemente fluidales, la
desvitrificación es menor y lo hace en forma de esferulitas y
mayormente felsofídica. C3) Tobas líticas: menos abundantes que las
anteriores, se diferencian por gran la cantidad de líticos tobáceos
que se observan a simple vista. C4) Tobas vítreas: (fuera del mapa
al SW), presentan un color blanquecino, con “ojos” de cuarzo y
cristales de biotita en una matriz porosa con abundantes esquirlas
sin aplastamiento, la desvitrificación es felsofídica, esferulítica
o silicificación. d) Brechas verdes: afloramientos dispersos se
disponen sobre las tobas, muestran notoria coloración verdosa, y se
trata de rocas sedimentarias de variada litología, donde predominan
las brechas con clastos de tobas (hasta 60 cm), en una matriz de
mala selección y compuesta de abundantes líticos de rocas
volcánicas intermedias y tobas riolíticas, los fragmentos
cristalinos son de plagioclasa y máficos variados, inmersos en una
granulometría fina y/o cemento arcilloso, calcáreo, silíceo y
clorítico. Al sur del Cerro Islote cerca de la base de esta unidad
se obtuvo una edad U-Pb en zircón de 72,5 ±1,0 Ma (Mardonez, 2014)
concordante con edades previamente realizadas en la zona, que la
sitúan entre los 73 y 69 Ma (Campaniano – Maastrichtiano) (Espinoza
et al., 2011,
2012; Venegas et al., 2013). Se propone que estas rocas se
formaron producto de vulcanismo subaéreo de caldera anular del tipo
bisagra, que se inició con depósitos sedimentarios y volcánicos
distales, que dan paso a una fase netamente piroclástica donde se
acumulan espesos paquetes de tobas con niveles vitrófiros, sin
participación de clastos accidentales, indicando ambiente de
intracaldera donde se depositan sucesivos flujos piroclásticos
provenientes del borde activo, las lavas y tobas líticas
representan el estado post-colapso de las facies de caldera. Esta
configuración a menudo desarrolla intrusión-resurgencia de cuerpos
subvolcánicos o plutónicos de composición variada, se interpreta
que esto podría estar representado por el Intrusivo Cerro Islote,
dispuesto en el núcleo del cerro homónimo y en la continuación sur,
intruyendo a tobas de la Fm. Quebrada Mala. Discordante sobre las
rocas del Cretácico Superior se disponen las rocas volcánicas de la
Fm. Chile-Alemania. Estas conforman afloramientos continuos en la
Depresión Central, formando grandes sierras como los son Sierra de
las Pailas, del Limbo, del Relincho y Peñafiel. Al sur de la zona
de estudio los afloramientos se ubican en los extremos SE y SW, se
disponen de manera subhorizontal y alcanzan espesores de 300-500m.
La edad es acotada por trabajos regionales y se sitúa en el rango
de 65 a 56 Ma correspondiente al Paleoceno (Puig et al., 1988;
Matthews et al., 2007; Espinoza et al., 2011,2012; Vengas et al.,
2013). El ambiente es del tipo volcánico subaéreo de amplio
espectro composicional controlado por fallas extensionales. Al
oeste del Cerro Islote se sitúa la Sierra del Relincho y Peñafiel,
donde se encuentran domos alineados según la Fractura Peñafiel, la
que habrían controlado las emanaciones volcánicas en esta zona. Las
gravas que cubren las depresiones representan la erosión de las
sierras encontradas al este, en la Cordillera de Domeyko.
3 Evolución estructural
Las principales estructuras de la zona son dos discordancias
angulares que marcan importantes episodios compresivos. La más
antigua se desarrolla entre los depósitos del Jurásico (Fm.
Profeta) y Cretácico Inferior (Estratos Areniscas Islote),
intensamente deformados, principalmente en pliegues de meso escala
y algunas tendencias mayores, discordantes bajo las rocas
volcánicas félsicas del Campaniano-Maastrichtiano, estas últimas
están dispuestas homoclinalmente, que indican un plegamiento (con
fallas asociadas) de gran escala, sellado por las rocas de la Fm.
Chile-Alemania del Paleoceno Inferior que se disponen
subhorizontalmente. La primera corresponde a la compresión
denominada Fase Peruana, reconocida ampliamente en los andes y que
ocurrió aproximadamente a los 90 Ma. La segunda discordancia se
relaciona con la Deformación Compresiva “K-T”, que se desarrolla
entre 65-62 Ma (Cornejo et al., 2003). La corta duración de la
compresión y la similitud de las rocas que se encuentran bajo y
sobre la discordancia, en conjunto con
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AT 1 GeoloGía ReGional y Geodinámica andina
que la angularidad de las capas no siempre se registra, hace
difícil reconocer regionalmente esta etapa deformacional. Los
trabajos publicados sobre este periodo se ocupan principalmente de
diferenciar los episodios volcánicos mediante dataciones y datos
geoquímicos, estos últimos registran engrosamiento cortical para
las rocas paleocenas, concluyendo que la deformación K-T generó tal
condición (Cornejo y Matthews, 2001; Cornejo et al., 2003; Espinoza
y Fanning, 2012). En esta zona es posible restringir el evento K-T
entre 69 y 65 Ma debido a que existen dataciones cercanas, sobre y
bajo la discordancia, la cual se observa claramente en terreno, por
lo que las rocas volcánicas de la Fm. Quebrada Mala registran el
estilo estructural de este periodo, aunque la evidencia es poco
concluyente. A continuación se discutirá la posible evolución que
registran estas rocas en el sector de Cerro Islote. No se ha
efectuado trabajos específicos sobre la estructura de este lugar,
ya que constituye un pequeño cerro isla dentro de las amplias
llanuras. El trabajo regional de Chong (1973) describe al Cerro
Islote como un anticlinal de eje NNE erodado en su parte central y
oriental que deja expuesto un núcleo de rocas jurásicas. En el
perfil generalizado de la Carta Aguas Blancas Marinovic et al.,1995
proponen una falla normal vertical, cuyo bloque colgante
corresponde a las rocas calcáreas de la Fm. Profeta. Más
recientemente Amilibia (2002) describe al Cerro Islote como la
continuación hacia el sur de la flexión generada por el
cabalgamiento de la Sierra de Argomedo producto de la falla
homónima de vergencia occidental, la estructura generada en el
bloque colgante (Anticlinal de Sierra Áspera) quedaría sepultada
bajo los depósitos aluviales en su prolongación sur, el mismo autor
indica que parte de la deformación de la cobertura Mesozoica es
anterior a los 60 Ma. Asimismo Matthews et al. (2007) en un perfil
regional de la zona Catalina-Los Vientos, interpretan estructuras
de basamento invertidas con vergencia occidental como responsables
de los plegamientos observados en las rocas del Cretácico Superior.
En este trabajo se propone una estructura de gran escala,
controlada por la Fractura Peñafiel (Puig et al., 1988) que se
interpreta como una falla cortical que controla la depositación en
hemigraben del volcanismo de la Fm. Quebrada Mala, y que
posteriormente se invierte durante la compresión del K-T (Espinoza
et al., 2013; Mardonez, 2014). Los escasos afloramientos de la Fm.
Quebrada Mala cercanos a la Fractura Peñafiel corresponden a tobas
riolíticas expuestas en las cercanías al distrito Cachinal de la
Sierra, además datos de subsuelo en el distrito indican la
presencia de lavas andesíticas, areniscas y brechas verdes, estas
últimas interpretadas como depósitos endorreicos de caldera (Puig
et al., 1988). Así las presencia de lavas en el flanco occidental
del Cerro Islote y la ocurrencia de las mismas en la zona de
Cachinal de la Sierra, indican un probable centro emisor hacia el
W, sumado a que el relleno sedimentario intracaldera se deposita en
las zonas deprimidas, es posible interpretar que la Fractura
Peñafiel controla este depocentro de la actividad volcánica durante
el Cretácico Superior, como un hemigraben abierto hacia el este.
Las rocas de la Fm.
Quebrada Mala que afloran en Cachinal de la Sierra muestran
manteos al E, contrarios a los observados en el Cerro Islote, donde
el manteo homoclinal de las capas es hacia el E, esto advierte la
presencia de un sinclinal abierto que se encuentra rellenado en su
concavidad por los depósitos aluviales actuales (Espinoza et al.,
2013), esta estructura responde a la interacción entre la inversión
de la Falla Peñafiel y la generación de una falla, asociada a la
inversión, que controla la estructura del Cerro Islote. Los datos
de superficie no son concluyentes en cuanto a la geometría en
profundidad de esta última, pudiendo tratarse de una falla de
vergencia oriental, como un retrocorrimiento, similar a lo descrito
por Chong (1973) o bien, como una falla con transporte tectónico
hacia el oeste, cercano a lo propuesto por Amilibia (2002), en
ambos casos la generación de esta falla responde a un alto acople
en la falla principal (Falla Peñafiel), que impide una mayor
inversión y transmite la deformación hacia el este. Adicionalmente
se puede interpretar que las unidad de Brechas Verdes de la Fm.
Quebrada Mala corresponden a una depositación sintectónica al
evento deformacional K-T, ya que se disponen sobre las rocas
volcánicas y se distribuyen de forma irregular en el área (con
mayores espesores hacia el W), además la litología gruesa (brechas)
y líticos mayoritariamente tobáceos permite interpretarlas como
depositadas en una pequeña cuenca que deposita productos
erosionados de la topografía creada durante la deformación.
4 Conclusiones
La diversidad en el registro geológico del Cerro Islote permite
estudiar parte de la evolución andina, donde se registra además un
evento contraccional poco estudiado, la fase compresiva K-T, que
presenta una deformación fuerte pero corta en el tiempo. Al
situarse entre dos morfoestructuras distintas, el Cerro Islote se
muestra como una pieza importante para comprender la evolución
estructural, tanto de la Depresión Central como de la Cordillera de
Domeyko, la migración de la deformación y la importancia de las
estructuras extensivas previas en la configuración actual.
Referencias
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Domeyko, Andes del Norte de Chile. PhD. Thesis, Universidad de
Barcelona.
Chong, G. 1973. Reconocimiento geológico del área Catalina,
Sierra de Varas y estratigrafía del Jurásico del Profeta, Provincia
de Antofagasta. Departamento de geología, Universidad de Chile,
Santiago, memoria para optar al título de geólogo.
Cornejo, P., Matthews, S. & Pérez, C. 2003. The "K-T"
compressive deformation event in northern Chile (24°-27°S). 10th
Congreso Geológico Chileno, Concepción.
Espinoza, F.; Fanning, M. 2012. Zircon O-Hf isotopic evidence
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‘K-T’contraction in Northern Chile (24º-26ºS). In
InternationalGeological Congress , No. 34, Proceedings: 893 p.
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Espinoza, F.; Mathews, S.; Cornejo, P.; Venegas, C. 2013. Carta
Los Vientos, Región de Antofagasta. Servicio Nacional de Geología
y
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ST 1 TECTÓNICA Y DEFORMACIÓN CORTICAL ANDINA
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Minería, Carta Geológica de Chile, Serie Geología Básica 121:
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Naranjo, J. A. & Puig, A. 1984. Hojas Taltal y Chañaral.
Servicio Nacional de Geología y Minería, Santiago, Carta Geológica
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Mpodozis, C: Rivera, O. 2013. Carta Sierra Vaquillas Altas, Región
de Antofagasta. Servicio Nacional de Geología y Minería, Carta
Geología de Chile, Serie Geología Básica No. 159, 1 mapa escala
1:100.000. 87p. Santiago
Figura 1: Mapa geológico del Cerro Islote (basado en Mardonez,
2014)
