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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

Estratigrafía, análisis de facies y geocronología de las rocas volcánicas del Paleoceno-Eoceno de la quebrada El Calvario, región de Coquimbo

Ismael Murillo1; Gonzalo Silva2; Ricardo Velásquez1; Mariana Labbé; Miguel Ortiz1 1Servicio Nacional de Geología y Minería. Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile. 2Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile. Email:ismael.murillo@sernageomin.cl Resumen. A partir del levantamiento estratigráfico de las secuencias volcánicas paleocenas-eocenas que afloran en el límite occidental de la Cordillera Frontal en Chile, entre los 29°30’ S y los 29°50’, y de nuevas dataciones U-Pb en circones, se presenta en este trabajo un modelo evolutivo para la unidad volcánica estratos de quebrada El Calvario. Las facies de andesita y brechas volcanoclásticas predominantes en la base de las columnas estudiadas representan el desarrollo de una etapa de volcanismo efusivo que se habría extendido por todo el área. Dicha sección es cubierta por un paquete de tobas blanquecinas y sedimentitas donde se obtuvo una edad U-Pb en circones de 51,7 ± 0,2 Ma por el método LA-ICP-MS. Estas rocas registran una etapa de volcanismo explosivo atribuido al colapso de una caldera, limitada hacia el sur por una falla normal que pone en contacto las secuencias paleocenas con el basamento paleozoico. Los depósitos de toba intracaldera se encuentran deformados y plegados localmente por fallas normales, y son cubiertos de manera discordante por facies lávicas de andesitas y brechas volcanoclásticas, evidenciando el desarrollo de una etapa de volcanismo efusivo postcolapso. 1 Introducción En la quebrada El Calvario, ubicada al norte del río Turbio en la Región de Coquimbo, aflora una franja de rocas estratificadas de hasta 800 m de potencia con orientación norte-sur y basculada hacia el oeste, constituida por andesitas, dacitas, brechas volcanoclásticas y tobas líticas a cristalinas de composición riolítica a dacítica. Emparan y Pineda (1999) definieron informalmente esta secuencia como estratos de quebrada El Calvario (EQC), que sobreyace en discordancia las formaciones cretácicas Pucalume (Dediós, 1967) y Viñita (Aguirre y Egert, 1965). Por otra parte Creixell et al. (2013) describen dos subunidades para los EQC: la primera compuesta por lavas andesíticas y basálticas de estratificación gruesa y la segunda compuesta principalmente por tobas medianamente soldadas, cristalinas y líticas. Ambas subunidades aparecen intercaladas con cuerpos discretos de dacitas con bandeamiento y pliegues convolutos interpretados como domos contemporáneos a las rocas volcánicas.

Basado en su proximidad y en sus relaciones de contacto, Creixell et al. (2013) interpretan que el origen de los EQC estaría relacionado al desarrollo y colapso de la Caldera Casablanca, sin embargo esta relación no es evidente para los depósitos piroclásticos paleocenos que afloran más al sur, en el área de este estudio. Se presentan a continuación nuevos antecedentes estratigráficos y geocronológicos de los EQC, con el objetivo de aportar al conocimiento de la evolución del volcanismo Paleoceno-Eoceno de la zona. 2 Estratigrafía y análisis de facies Se realizó el levantamiento estratigráfico de 4 columnas a lo largo de la quebrada El Calvario (Figura 4), elegidas según su distribución geográfica y por la calidad de sus afloramientos, las cuales se han podido correlacionar en base a la definición de litofacies y a su agrupación en tres asociaciones de facies que se describen a continuación:Riolitas y tobas líticas (AF-1). Constituida por: a) riolitas y autobrechas. Localmente presentan texturas de flujo caóticas y amigdaloidales, con cristales de plagioclasa fragmentados y escaso cuarzo. b) tobas líticas de lapilli y ceniza con textura fragmental a brechosa, con clastos volcánicos de composición riolítica a dacítica. Esta asociación de facies se observa en la base de la columna 4 (Figura 3). Andesitas y brechas volcanoclásticas (AF-2). Constituida por: a) andesitas y dacitas porfíricas o afaníticas frecuentemente autobrachizadas. Pueden presentar fenocristales de plagioclasa de hasta 5 mm de largo y masa fundamental localmente cloritizada; b) andesitas de clinopiroxeno y anfíbol con textura porfírica comúnmente seriada; y c) brechas volcanoclásticas con fragmentos de andesita intercaladas con finos niveles de tobas líticas de ceniza. Esta asociación de facies se observa en la base de la columna 1, y en potentes tramos tanto en la base como en el techo de las columnas 2, 3 y 4 (Figura 3). Tobas blanquecinas y sedimentitas (AF-3): Se componen de: a) tobas vítreas a cristalinas de ceniza o lapilli, comúnmente con juveniles alargados y fiammes

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de hasta 3 cm de largo, de composición riolítica a dacítica y, en menor cantidad, andesítica. Puede presentar cristales de plagioclasa con textura fragmental; b) tobas líticas de lapilli con fragmentos tobáceos a pumicíticos elongados; c) intercalaciones de areniscas y conglomerádos finos con mala selección, tobas de ceniza laminada con gradación granodecreciente. Esta asociación de facies se observa en el techo de la columna 1, al centro de las columnas 2, 3 y 4, y en el techo de la columna 4 (Figura 3). 3 Edad y correlaciones En la columna 1 de la quebrada Vegas Negras (Figura 4), la asociación AF-3 fue datada en su base (Figura 1), obteniendo una edad U-Pb en circón de 51,7±0,2 Ma (Ypresiense). Basados en la continuidad lateral de las capas y en las asociaciones de facies definidas en este trabajo para los EQC, es posible correlacionar la asociación AF-3, presente en el techo de la columna 1, con las asociaciones AF-3 en el centro de las columnas 2, 3 y 4 (Figura 3). Por otro lado, la base de la columna 4 en la quebrada Chacha (Figuras 3 y 4), correspondería a depósitos de tobas y riolitas más antiguos que se podrían correlacionar con la subunidad de tobas cristalinas y líticas de lapilli descritas por Creixell et al. (2013), donde se obtuvo una edad U-Pb en circón de 57,1±1,2 Ma (Thanetiense). De acuerdo a los autores, dichas rocas piroclásticas podrían estar relacionadas genéticamente con la Caldera Casablanca, ubicada 15 km al norte de la quebrada Chacha. La edad del techo de EQC es desconocida, sin embargo se obtuvo una edad Ar-Ar en anfíbola de 33,4±1,6 Ma en un dique porfírico de composición diorítica que intruye el techo de la unidad, lo cual permite asignar una edad mínima para estas rocas.

Figura 1: Edad media ponderada U-Pb en circones obtenida en toba vítrea de ceniza de composición dacítica, perteneciente a la

asociación AF-3 de la columna 1 de los EQC (Figura 3), en la Quebrada Vegas Negras.

4 Estructuras En la zona de estudio se pueden observar al menos dos dominios estructurales de primer orden. El primero al oeste del área, marcado por un sistema de fallas inversas con rumbo norte-sur y vergencia al este, las cuales cabalgan las rocas mesozoicas sobre las rocas volcánicas paleocenos (Figura 4); y un segundo dominio al este del área, marcado por un sistema de fallas normales que deforman internamente los EQC, y que localmente ponen en contacto a los EQC con el basamento paleozoico al sur del área de estudio (figura 4). El cambio de espesor con pérdida parcial de continuidad en las capas de AF-3 entre las columnas 1 y 2 de la quebrada Vegas Negras (Figuras 2 y 3), sugiere una depositación sintectónica controlada por fallas normales, y que es localmente cubierta por andesitas y brechas volcanoclásticas de la AF-2 (Figura 2). Al noreste de la zona de estudio se observa un tercer sistema de fallas o lineamientos de orientación NNW, el cual pone localmente en contacto a los EQC con el basamento paleozoico. Dicha orientación preferencial coincide con la geometría elongada de los intrusivos paleoceno-eoceno del área, afectada por una franja subparalela de alteración hidrotermal (Figura 4).

Figura 2: Vista hacia el sur de la quebrada Vegas Negras, donde se observa secuencia de AF-3 localmente plegada y cortada por una falla normal, y cubierta por andesitas y brechas volcanoclásticas (AF-2). 5 Discusión y conclusiones Las tobas líticas de AF-1 pueden asociarse a una erupción explosiva cuya fuente no es posible de determinar, que habría precedido la extrusión local de lavas riolíticas con textura de flujo caótico y amigdaloidal (ambiente proximal). Las andesitas y brechas volcanoclásticas de AF-2 evidenciarían el desarrollo de una extensa franja de volcanismo efusivo

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de composición andesítica en el área, con una orientación aparentemente NS o NNW (Figura 4). Una segunda etapa de volcanismo explosivo se ha interpretado a partir de las tobas blanquecinas con sedimentitas de la asociación AF-3, cuyo espesor está controlado localmente por fallas normales que cortan y pliegan las rocas de dicha asociación (Figura 2). Este arreglo estructural podría estar relacionado al colapso de una caldera, la cual estaría limitada al sur por una falla normal de traza curva (Figura 4), y que de acuerdo a una edad U-Pb en circones obtenida en la base de AF-3 en la Columna 1 (Figura 1), se habría desarrollado durante el Ypresiense. Las andesitas y brechas volcanoclásticas de la asociación AF-2 intercaladas hacia el techo de las columnas 2, 3 y 4, indicarían el desarrollo de un volcanismo efusivo post-colapso en un ambiente proximal, el cual es cubierto por un último paquete de tobas blanquecinas con sedimentitas (AF-3), observable en el techo de la columna 4 de la quebrada Chacha (Figura 3). El origen de este último depósito no se ha podido determinar, pudiendo asociarse genéticamente a otros centros de emisión volcánico distales. Los resultados presentados evidencian una historia volcánica compleja, hasta ahora desconocida, posiblemente relacionada al desarrollo de sistemas calderas entre el Paleoceno y el Eoceno en la zona. Agradecimientos Los resultados que se presentan en este trabajo se enmarcan en el proyecto Geología del área Guanta – Paso de Vacas Heladas (1:100.000), perteneciente al Plan

Nacional de Geología de SERNAGEOMIN, y es patrocinado por la Subdirección Nacional de la misma institución. Se extienden los agradecimientos al laboratorio de SERNAGEOMIN donde se efectuaron los análisis geocronológicos. Referencias Aguirre, L., Egert, E. 1965. Cuadrángulo Quebrada Marquesa.

Instituto de Investigaciones Geológicas, Carta Geológica de Chile, Nº15, 92 p., 1 mapa escala 1:50.000. Santiago

Creixell, C., Labbé, M., Arévalo, C., Salazar, E. (2013). Geología del área Estación Chañar-Junta de Chingoles, regiones de Atacama y Coquimbo. Servicio Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie Geología Básica 150. 1 mapa escala 1:100.000. Santiago.

Dediós, P., 1967. Cuadrángulo Vicuña, Provincia de Coquimbo., Carta Geológica de Chile, Instituto de Investigaciones Geológicas Nº16, 65 p. Santiago.

Emparan, C., Pineda, G. 1999. Área Condoriaco – Rivadavia, Región de Coquimbo. Servicio Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie Geología Básica. Mapas geológicos, No 12. Santiago.

Murillo, I., Velásquez, R., Creixell, C. En Preparación. Geología del área Guanta – Paso de Vacas Heladas, Región de Coquimbo. Servicio Nacional de Geología y Minería, Serie Geología Básica XX, 1 mapa escala 1:100.000. Santiago.

Salazar, E., Coloma, F., Creixell, C. 2013. Geología del área El Tránsito - Lagunillas, Región de Atacama. Servicio Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie Geología Básica 149, 1 mapa escala 1:100.000. Santiago.

Figura 3: Columnas estratigráficas de secciones de Estratos de Quebrada El Calvario. Ubicación de las columnas en Figura 4.

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Figura 4: Mapa geológico de las unidades extrusivas e intrusivas del Paleoceno-Eoceno de Quebrada El Calvario. Modificado de Emparán y Pineda (1999) y Murillo et al. (en prep.).