Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

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Figura 1. Modelo de fusión parcial de una fuente tipo manto enriquecido (Kovalenko et al., 2007) considerando un DNb= 0.01 y DZr=0.07 y 0.03 (Pearce y Parkinson, 1993). Se grafican las lavas basálticas de los volcanes Rano Kau y Poike y submarinas del Ridge de Rano Kau (Haase et al., 1997).

Geometría tridimensional y mecanismos de emplazamiento del Plutón Las Campanas, regiones de Atacama y Coquimbo, Chile. Manuel Cifuentes1,2*, Christian Creixell2, Cecilia Donoso2, Francisco Delgado2 1Departamento Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción, Edmundo Larenas 129, Concepción, Chile. 2Servicio Nacional de Geología y Minería, Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile. * email: manuel.cifuentes@outlook.com Resumen. El Plutón Las Campanas es unos de los intrusivos que presenta más particularidades de los que componen el arco magmático del Cretácico Superior en la Precordillera de Vallenar. Está compuesto por una serie de bandas concéntricas, que constituyen una alternancia de 5 facies reconocidas (fábrica y composición) producto de un emplazamiento incremental sintaxial. Observaciones estructurales y el estudio geofísico realizado, permiten determinar que el Plutón Las Campanas es un cuerpo tabular zonado que se emplazó asociado a un régimen compresivo durante el Cretácico Superior. Palabras Claves: Vallenar, Cretácico Superior, emplazamiento, plutón. 1 Introducción Ubicado a 50 km al sureste de la Ciudad de Vallenar y con unas dimensiones de 12,4 y 8,3 km (largo/ancho), el Plutón Las Campanas (71-68 Ma) se encuentra caracterizado en vista área, por un patrón de bandas concéntricas, que constituyen una configuración interna producto de un emplazamiento complejo, que a su vez determina la geometría tridimensional externa que el cuerpo intrusivo ha adquirido. La superficie del plutón es relativamente plana y con afloramientos abundantes y bien expuestos, que permiten caracterizar bien la composición y fábrica que componen las bandas concéntricas, además de las relaciones de contacto con la roca caja, las estructuras, etc. Sin embargo, al interior del plutón no existe una buena exposición vertical que permita ver de manera directa como es la geometría en profundidad. En esta contribución se presenta un estudio de la geometría tridimensional del plutón Las Campanas, en base a datos estructurales, así como el estudio geofísico (magnetometría, radiometría y gravimetría), y se hace una interpretación de mecanismos de emplazamiento. 2 Marco Geológico El área de estudio, en la Precordillera de Vallenar, comprende rocas principalmente del Cretácico, la cual, entre los 28° y los 30°S, corresponde a una franja N-S constituida por secuencias volcano-sedimentarias que se disponen formando un homoclinal de gran escala, de manteo al este, el cual es interrumpido por sistemas estructurales extensionales y compresivos de orientación

N-S a NNE-SSW, que acomodan un importante volumen de rocas intrusivas del Cretácico al Paleoceno. La estructura de mayor distribución del área es el Sistema de Fallas Las Cañas-El Torito (posiblemente continua al norte en la falla Agua de los Burros), que genera la yuxtaposición, mediante desplazamiento inverso y deformación compresiva con vergencia al oeste, de rocas del Grupo Chañarcillo por sobre rocas volcánicas de la Formación Cerrillos (Creixell et al., 2013) durante el Cretácico Superior. El Grupo Chañarcillo (Hauteriviano Superior-Aptiano, Segerstrom & Parker, 1959) está compuesto por las formaciones Nantoco, Totoralillo y Pabellón, las cuales corresponden a rocas sedimentarias marinas calcáreas. Sobre ellas yace en forma concordante la Formación Cerrillos (Segerstrom & Parker, 1959), de edad Albiano-Coniaciano (Creixell et al., 2013), la cual presenta dos miembros, un Miembro Inferior que corresponde a una secuencia dominantemente sedimentaria y piroclástica, y un Miembro Superior compuesto por lavas masivas de composición andesítico-basálticas porfídicas. En forma discordante (discordancia angular que localmente sobrepasa los 40°), se depositó la Formación Viñita (Santoniano-Campaniano, Aguirre & Egert, 1965), la que está constituida principalmente, por lavas andesíticas a andesítico-basálticas, y que representa al volcanismo calcoalcalino generado en condiciones post-orogénicas, tras el evento de deformación compresiva regional conocida como “Fase Peruana” en el norte de Chile. 3 Plutón Las Campanas 3.1 Geometría de primer orden De forma semi-ovalada en planta, y de composición acotada principalmente entre diorita y gabro, el Plutón Las Campanas intruye a la Formación Cerrillos en forma discordante. Se puede apreciar que la forma de los contactos entre plutón y roca caja representan lineamientos rectos N-S al oeste y NNE-SSW al este, mientras que al norte y sur la forma de estos es irregular. En el borde occidental, el Plutón Las Campanas intruye a la superficie correspondiente al techo de la Formación Pabellón, generando una zona de deformación termal, caracterizada por una franja de milonitas de protolito principalmente diorítico. La foliación milonítica presenta una orientación

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AT 1 GeoloGía ReGional y Geodinámica andina

promedio 110/72 (n= 31) y la lineación mineral observada promedio (azimut/inclinación) de 061/70 (n= 19). En este margen, las capas del Grupo Chañarcillo, se disponen paralelas al plano de la falla Las Cañas, la cual constituye un sistema de rampa o pliegue por despegue de estas unidades (McClay, 1992). En el borde oriental, se observa un contacto subvertical correspondiente a una falla inversa en la que se puede estimar, por diferencia de cota, un espesor aflorante del plutón de al menos 500 m. El borde norte y sur del plutón corresponde a un contacto intrusivo discordante con la Formación Cerrillos, donde la geometría del contacto es de bajo ángulo, en contraste con la estratificación de la Formación Cerrillos, con manteos de hasta 60º al este. 3.2 Geometría y dominios internos Al interior del plutón, se reconocen dos dominios de facies, uno con zonación interna y otro más joven sin zonación (roca isótropa) que interrumpe al patrón concéntrico de la primera (Figura 1). Las facies que conforman el dominio zonado, reconocidas en base al tipo y grado de deformación son: 1) Roca isótropa, 2) Dioritas con foliación magmática, 3) Zonas con estratificación ígnea (a distintas escalas), 4) Rocas constituidas por matriz y enclaves (orientados y sin orientación), 5) Milonitas. La mayor distribución dentro del plutón corresponde a rocas isotrópicas, mientras que las facies estratificadas se concentran principalmente hacia el margen oeste. Entre bandas concéntricas es posible observar metamorfismo de contacto (evidenciado por la presencia de recristalización poligonal o textura granoblástica de piroxenos y plagioclasas) que sugiere que existe un lapso de tiempo y cristalización entre pulsos magmáticos que permite se ha interpretado como crecimiento incremental del plutón. Las milonitas del margen oeste poseen indicadores cinemáticos correspondientes a estructuras S-C y sigmas que indican un movimiento principal plutón-arriba (este-arriba), mientras que sigmoides aplanados menos comunes indican movimiento plutón-abajo (este-abajo). Estas milonitas presentan además recristalización dinámica del tipo rotación de subgranos y limitada migración de límites de granos, acompañada además por un proceso de recovery, que afecta principalmente a plagioclasa, hornblenda, piroxenos, lo cual sería característico de un metamorfismo de facies de anfibolita media y alta, o incluso de granulita, que ocurre a temperaturas sobre los 600-700°C (Miller & Patterson, 1994). Mismas observaciones realizó Truelove (2007), quien además señala que esta recristalización ocurrió a la misma edad del plutón, por lo que la deformación de alta temperatura en estado sólido es sin-plutónica y habría ocurrido durante o muy poco después del emplazamiento del arco de fines del Cretácico y no durante un evento termal posterior. Verticalización de la foliación mineral hacia el oeste, así como facies de estratificación ígnea subvertical cercanas a dicho margen, sugieren que la deformación estaría

facilitada por el emplazamiento de pulsos incrementales posteriores hacia el centro del plutón, en un modelo de crecimiento sintaxial. 4 Modelamiento geofísico 4.1 Metodología Considerando como información base el “Estudio gravimétrico del Complejo Intrusivo de la Precordillera de la III y IV Región” específico para el Plutón Las Campanas (Donoso & Delgado, 2014), en el cual la adquisición de datos gravimétricos se realizó con un gravímetro Scintrex CG5 y dos GPS diferencial Trimble 5700. Para la confección del perfil gravimétrico se utilizó una base de gravedad absoluta, ubicada en el Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas (CEAZA) en la Universidad de la Serena, este perfil de dirección ENE-WSW, se encuentra ubicado en la parte central del plutón. Está conformado por 26 estaciones espaciadas a 500 m, salvo en los extremos donde el espaciado fue de aproximadamente 250 m. Las anomalías residuales son procesadas en el software ENCOM ModelVision Pro 5.0 para realizar el modelamiento en profundidad 2.75D, en el que se considera que el cuerpo que se modela es de extensión finita dentro y fuera del plano con variaciones de la distancia respecto al eje del perfil modelado. De manera complementaria, se utilizaron datos aeromagnéticos y radiométricos ya procesados, los cuales son parte de un estudio a escala regional del PNG de Sernageomin, en que el vuelo realiza líneas de producción de dirección N45°E separadas cada 500 m con altitud nominal de 150 m, y líneas de control de dirección N135°E separadas cada 5 km. 4.1 Magnetometría, radiometría y gravimetría La anomalía magnética de campo total reducida al polo es positiva de alta frecuencia en la parte central de los perfiles gravimétricos donde además se concentra la mayor amplitud de anomalía residual de Bouguer. La señal analítica permite identificar un dominio oriental caracterizado por una intensidad baja del campo magnético, asociado quizás a un mayor grado de alteración en las rocas de esta zona, mientras que el dominio occidental de altos magnéticos, está relacionado a rocas menos meteorizadas. La radiación gamma de K y Th en el centro del plutón es baja, indicando una mayor presencia de rocas de composición intermedia a máfica, lo que es coherente con las observaciones geológicas. La anomalía residual de Bouguer alcanza su máximo positivo en el centro del perfil y disminuye hacia los bordes, por lo que el modelo gravimétrico muestra un engrosamiento en el centro del plutón (máximo de 2 km) y adelgazamiento hacia los lados (mínimo de 200 m). La geometría resultante de “embudo”, es asimétrica respecto

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ST 3 METAMORFISMO Y MAGMATISMO EN ZONAS DE SUBDUCCIÓN

al eje vertical del plutón y posee el lado occidental más adelgazado respecto al oriental (Figura 2). 5 Discusión y conclusiones El Plutón Las Campanas es un cuerpo tabular ya que: a) se observa una superficie superior de suave inclinación hacia el sureste, lo que indica que el plutón se acuña hacia esta zona, y b) una superficie occidental vertical y con presencia de milonita. Esto es apoyado por el modelo gravimétrico el cual indica una zona de alimentación central. Se sugiere una geometría similar a las descritas por Grocott et al. (2009) para plutones de la Cordillera de la Costa con estructuras asociadas, con la diferencia de que el Plutón Las Campanas se dispone discordante con la roca caja. Las zonas del plutón que producen una disrupción de la zonación concéntrica del Plutón (dominios sin zonación), se interpretan como pulsos más jóvenes, a los que se ha asociado otras zonas de alimentación, independientes del alimentador central. El crecimiento del plutón es incremental, puesto que: a) posee una fábrica megascópica constituida por bandas concéntricas que se observan en vista en planta, b) existe evidencia de metamorfismo al interior del plutón en algunas de estas bandas concéntricas, producto de sucesivos incrementos. El emplazamiento es sintaxial (Bartley et al. 2008), porque: a) no se observa roca caja entre las bandas concéntricas del plutón y b) la mayor deformación sin-magmática en los bordes del plutón podría deberse a que estas zonas corresponden a inyecciones más viejas dentro del sistema de crecimiento que habrían estado sometidas al empuje de los pulsos posteriores emplazados sucesivamente desde el centro del plutón. En el borde occidental del Plutón se ha reconocido una estructura sinplutónica secundaria y sintética al sistema principal de Falla Las Cañas, con milonitas, las cuales poseen evidencias de deformación en estado de flujo magmático y condiciones que corresponden a facies de anfibolita superior a granulita (temperaturas sobre 600-700° C). El movimiento principal plutón-arriba, está relacionado a un evento compresivo que habría ocurrido durante el Cretácico Superior, en forma contemporánea al emplazamiento plutónico. La presencia de fallas inversas que cortan al Plutón Las Campanas serían post-plutónicas, atribuibles posiblemente a la fase K-T. Indicadores con movimiento plutón-abajo, estarían asociados a un colapso posterior al emplazamiento, gatillado por el contraste de densidad entre el plutón cuando este se enfría y la roca caja. A escala regional, tanto el Plutón Las Campanas como otros plutones similares y estructuras asociadas, como el Plutón Corral de Pircas (68-61 Ma; Peña et al, 2013) y el Plutón El Carrizo (68-66 Ma; Espinoza, 2012), además de datos de rotaciones en la Cordillera de Vallenar a estas latitudes (Peña, 2012), favorecen el régimen

compresivo durante el Cretácico Superior para esta área, y restringen la extensión al Cretácico Inferior. Agradecimientos Este estudio fue financiado por el Plan Nacional de Geología (PNG) de Sernageomin. Referencias Aguirre, L.; Egert, E. 1965. Cuadrángulo Quebrada Marquesa,

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AT 1 GeoloGía ReGional y Geodinámica andina

Figura 1. Mapa de patrón concéntrico interno del Plutón Las Campanas, se observan las diversas facies identificadas en terreno.

Figura 2. Perfiles geológico (arriba) y gravimétrico (abajo) de la zona central del Plutón Las Campanas.

WSW ENE

Pro

fund

idad

(m)

Distancia (m)

2.6 2.47

2.7 2.5

2.9 2.35

3.1

Valores de densidad gr/cm3

-2000

-1000

0

1000

2000

2000 4000 6000 8000 0

m s.n.m. m s.n.m.

Perfil