Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusivaresponsabilidad. U N I V E RS I D A DD EC O N C E P C I N DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA 10 CONGRESO GEOLGICO CHILENO 2003 LA INVERSIN TECTNICA DE LA CORDILLERA DE DOMEYKO EN EL NORTE DE CHILE Y SU RELACIN CON LA INTRUSIN DE SISTEMAS PORFIDICOS DE CU-MO.

AMILIBIA, A1Y SKARMETA, J.2, 1 Fault Dynamics Research Group, Geology Department, Royal Holloway, University of London, Egham, Surrey TW20 0EXUK, a.amilibia@gl.rhul.ac.uk 2 Gerencia Corporativa de Exploraciones, Codelco-Chile, Huerfanos 1270, Santiago, Chilejskarmet@codelco.cl RESUMEN LaCordilleradeDomeykotieneunaelongacinN-Syestainternamenteconformadaporunaseriedediferentes bloques alargados en esa misma direccin. Los estudios y mapeosestructuralesde escala regional y de detalley la construccindeseccionesgeolgicasrealizadosenlaCordilleradeDomeyko,entreQuebradaBlancayEl Salvador, demuestran que esta cordillera esta bsicamente dominada por fallas inversas de alto y bajo ngulo y por antiguasfallasextensionales,tambindealtongulo),reactivadasenmodoinverso.Lasfallasinversasson mayoritariamente deorientacin N-S y yuxtaponen bloques de Basamento conla cobertura mesozoica y/o terciaria. El estilo de deformacindominante es por inversin contracionalde las antiguas fallas normales relacionadas con la sedimentacin y con la arquitectura interna de las cuencas y sub-cuencas de tras arco de edad Jursico y Cretcico inferior.Losprfidosproductivosysusintrusivosnomineralizadosasociadosseemplazarontemporaly espacialmente en trampas estructurales generadas durante la inversin tectnica en este rgimen contraccional. Estas trampas corresponden a zonas de extensin locales, de traspaso o zonas de acomodacin dentro de las estructuras de inversin. No se ha detectado evidencia significativa dedesplazamientos en el rumbo (> 10 km)en ninguno de los sistemas. INTRODUCCINLaCordilleradeDomeykoesuncomplejocordnestructuralMesozoico-Terciarioubicado haciaelEstedelactualmargendesubduccin.Lagranmayoradelosprfidosdecobredel NortedeChile,cuyasedadessonsemejantesalasdesuscajasintrusivasrelacionadas(40-30M.a.),selocalizanenoadyacenteaestaCordillera(Figura1).Estealineamientodelos prfidoshasidolabasedelacreenciaqueloscomplejosintrusivosdeedadPaleoceno-Oligoceno se emplazaron enpull-aparts en zonas transtensionales de fallas de desplazamiento en elrumbo,generadasasuvezporunasubduccinoblicua(Reutteryotros,1991,1993,1996,TomlinsonyBlanco,1977).Enestetrabajosepresentanlosresultadospreliminaresde exhaustivostrabajosdemapeodeterrenoquejuntoconmodelamientosanlogosynumricos contraponen a esa concepcin. GEOLOGA DE LA CORDILLERA DE DOMEYKO. La Cordillera de Domeyko es una parte de la pre Cordillera del norte de Chile. Corresponde a una unidad morfo-estructural bien definida que se ubicaentre el Valle Central y la franja o depresin delossalaresAndinosorientales.Lasunidadesderocasexpuestasenestacordilleravaranen edad y litologa y corresponden a los siguientes grupos mayores: (1) un basamento Paleozoico y Triasicode carcter intrusivo, metamrfico y volcnico,(2) un Jursico Cretcicosedimentario marinoacontinentaldepositadoencuencasdetrasarcoextensional,(3)unacobertura sedimentaria-volcnicaCretcicadepositadaenriftscontinentales,(4)intrusivosPaleoceno-Oligoceno que incluyen los porfidos cupriferos y (5) los depsitos volcnicos y sedimentarios sin orogenicosdelterciarioalpresentequecorrespondenalosproductosderivadosdelaerosin relacionada con la deformacin y alzamiento de la Cordillera de Domeyko. La Figura2 resume las principales caractersticas geolgicas y unidades cronoestratigrficas mayores de la Cordillera de Domeyko. Fig.1.UbicacindelaCordilleradeDomeykoyladistribucindelosprfidosEoceno-Oligoceno. Se indica la edad de cada uno de ellos y su contenido de Cu fino total en Mt. TAntofagastaExploradora (33-32 Ma)El Salvador (44-41 Ma)Potrerillos (36 Ma)TaltalMt Fine Cu1313626100kmUjina (34-32 Ma)Collahuasi (34-32 Ma)Quebrada Blanca (37-36 Ma)El Abra (37-36 Ma)Radomiro Tomic (33-31 Ma)Chuquicamata (34-31 Ma)Mansa MinaTelegrafo (40 Ma)SalardeAtacamaChimborazo (40 Ma)La Escondida, Zaldivar (35-31 Ma)Iquiqueocopilla3490143670 692224CORDILLERADOMEYKOSISTEMADE FALLAATACAMAEdadRgimen Tectnico Ambiente TectnicoFormaciones Estratigrficas Ambientes de depositacin Asociaciones litolgicas EstratigraficaCronolgica (Ma) Espesor (m) Pre-Extensional Basemento Collahuasi Volcanismo continental y plutonessub-volcnicos. Volcnicos yvolcanoclsticos andesticoshasta riolticos con intrusivos relacionados. Paleozoico superior - Triasico medio 292-233 4000m QuehuitaDepsitos de cuencas marinas aisladas que gradan a aluviales y planicies aluviales Areniscas fosilferas, lutitas, calizas y evaporitas. Triasico superior Cretcico inferior 210- 127 800-2400 mExtensional Syn-Rift Cerro EmpexaVolcanismo sub areo que grada a sedimentos de aguas someras. Volcnicos andesticos, volcanoclsticosy sedimentos continentales clsticos. > 1800 m TolarSedimentacin continental relacionada con la erosin de bloques de Basamento. Brechas gruesas que gradan a areniscas y limolitas. Cretcico superior -Paleoceno ? Cretcico superior Eoceno inferior > 63 > 56> 1500 m IcancheVolcanismo continental sub - areo. Lavas andesticasa rioliticas, tobas y areniscas volcnicas. Eoceno inferior - medio 48- 38 ? m SichalDepsitos aluviales y fluviales con depsitos evaporticos localizadamente.Conglomerados gruesos, areniscas, lutitas y yeso. Middle Eocenomedio - Mioceno inferior 41-24 > 1000 m Contraccional Syn-Inversion Ichuno Flujos piroclsticos sub areos Gravas e ignimbritas.Mioceno inferior -Plioceno 6-23 Ma 200m Fig. 2. Cuadro cronoestratigrfico que muestra la nomenclatura, regimen tectnico ydiferentes unidades de rocas expuestas en laCordillera de Domeyko. ESTRUCTURA La estructura de la Cordillera de Domeyko esta dominada por franjas elongadas de basamento de orientacin NS,las que son paralelas con la fosa. Estos bloques de basamento estn exhumados porfallasinversassub-verticalesqueasuvezplieganyfallanalossedimentosy/ovolcnicosdel Triasico al Cenozoico localizados en forma adyacente y que se yuxtaponenen contra el.Las fallas que limitan los bloques de basamento tienen por lo general vergencia variable al Este y al Oeste,ycambiandramticamentealolargodelrumbodeella(alOesteenQGuatacondo,al OesteyEsteenQYocas,alEsteenelSalardeAtacama,alOesteenLaEscondida,Sierrade Varas,SierraArgomedoySierraVaquillas,alEste en Exploradora entre otras). Este arreglo de fallaspermiteasignaralejedelacordilleraunageometratipopop-updedoblevergencia.(Figura3). Lasrestitucionesdeseccionesbalanceadas realizadas sistemticamente a travs de la Cordillera de Domeyko permiten sealar adems que los estilos de deformacin resultantes y caractersticos deellasonelresultadodelainversinpositivadecuencasasimtricasdesemigraben.Estas pueden ser visualizadas como un empuje de los bloques de Basamento de pared pendiente contra losdepsitosdelacuenca,(enestecasolaparedcolgante),queresultanalzadosenformade grandes estructuras antiformales. Asociados con esta deformacin se generan nuevas fallas que se propagan en forma sinttica y antittica, incluyendo back-thrusts (Figura 4). Lasseccionesdecampoylosmodelosanlogosynumricos,permitenconcluirquelosestilos finalesdeinversintectnicadelaCordilleradeDomeykoestnmasinfluenciadosporlas estructuras preexistentes y porla estratigrafade las cuencas mesozoicas (forma de las cuencas y lareologa de los materiales de relleno) que por el grado de oblicuidad que la subduccin haya tenidodurantelainversin,laqueenningncasoalcanzaagenerarestructurasde desplazamientoenelrumbodeimportancia.Adicionalmente,ladirectarelacingenrica presenteentrelasestructurasdeBasamento(thick-skin)ylasdecobertura(thin-skin)permite descartar la posibilidad de un alzamiento posterior de las estructuras de basamento por medio de estructurasenflorrelacionadasconfallasderumbo(Reutteryotros,1991,1993,1996,Tomlinson y Blanco, 1977). EMPLAZAMIENTO DE PRFIDOS E INTRUSIVOS DURANTE LA INVERSIN. Elemplazamientodelosprfidospaleocenosyoligocenosestrelacionadoespacialy temporalmente con la inversin contraccional de las fallas de extensin de basamento, durante la fase mayor de la orognesis Andina. Laalimentacindelosintrusivosselocalizaengeneralenoadyacentealasfallasdebordede cuencainvertidas,raznporlacuallosintrusivosseubicanenlagranmayoradeloscasos cercanosalBasamento(Figura4).Lacronologadelosintrusivosyladeladeformacines concluyenteencuantoaquelosprimerossonsincrnicosconelprocesodeinversin(Boricy otros,1990).Laasociacinestructuralentrefallasinversasdealtongulorecizalladasycuerpos intrusivos tabularesemplazados sintectnicamente ha sido ampliamente discutida en trminos de un fracturamiento hbrido, de cizalle y extensin (Sibson, 1995, 2001). Parala reactivacin de fallas de inclinacin como las descritas en la Cordillera de Domeyko (> 60) el requerimiento bsico para su desarrollo es que lapresinmagmtica sea supralitosttica ya que en cualquier otra condicin ser mecnicamentemasfavorablelageneracindenuevasestructurasenngulosmasprximosal ptimomecnico(30),comoocurreconlasfallasantitticas,sintticasylosback-thrusts desarrollados sincrnicamente con la inversin. Esto implica que las fallas de alto ngulo (con una severadesorientacinsegnSibson,1995)solosedesplazarncuandoestnsuficientemente lubricadas,procesoenelcualeltransportedemagmadesdeunafuenteaunatrampasehacen posibles. 024 Km E?Quebrada Guatacondo Quebrada Blanca ?W34 37Ma 38 Ma Quebrada Blanca 3 435Ma > 1000 m 00005432000 Fig. 3. Secciones estructurales tipo a travs de la Cordillera de Dopmeyko. (a) Quebrada Blanca- Quebrada Guatacondo (basado en Skarmeta 2003, en preparacin). (b) Pop-up del sector de la Quebrada Profeta (tomado de Amilibia 2002). Durantelosepisodiosfinalesdeladeformacin,losprfidosdelEoceno-Oligocenoutilizan como conductos para su emplazamiento las estructuras contractivas de alto ngulo que involucran albasamento.Estasituacindistorsionalasestructurasdelacoberturamodificandoenforma anmalaamplitudyademscambiandolaspropiedadesfsicasdelpaquetesedimentariodela cobertera(Figura 4). Como resultado de la inversin tectnica es caracterstica la generacin de un sistema antiformal deparedcolgante(McClay,1986,1996,Figuras4y5).Dentrodeestosplieguessin inversionales es dable esperar una separacin entre un dominio contraccional y otro extensional desarrolladosbajoysobreunasuperficieneutral.Enseccionesconstruidasentresniveles estructurales a la latitud deChuquicamata se pudo establecer que la superficie neutral es mas o menos coincidente con el contacto entre las rocas sedimentarias marinas jursicas (fueretemente plegadas y falladas en forma inversa) y los volcnicos y volcanoclsticos del Cretcico que estn falladosnormalmente.Enelnivelcontraccionalinferiorhayevidenciadecuerposintrusivos tabulares filonianos mientras que los cuerpos encajados en las rocas volcnicas superiores son en generalcilndricos,productodelageneracindeespaciosdilatacionalesdentrodesistemasde inversin contraccional.

Fig.4. Modelo conceptual que muestra la geometra de inversin de un semi graben extensional y elcontroldelasfallasdebordeenlaintrusin.EstratigrafarepresentaalBasamento,los depsitossedimentariosJursicosuperiordelperiododeriftylosvolcano-sedimentariosdel Cretcico.Alesteyoestedelantiformedeinversinseubicanlosdepsitosdegravas sinorognicas.Intrusionesfilonianaslocalizadasenadyacenciasdefallasdealtonguloque yuxtaponenelBasamentoconlacobertura(basadoenSkarmetayCastelli,1997,ySkarmetay otros, 2003). Fig.5.ModeloconceptualquemuestraEvolucinEstructuraldeunsemigrabeninvertido.. ArribasemigrabenextensionaldesarrolladosobreunBasamentogranticoPaleozoico.Abajo sistemadeantiformeinversionalenqueunasuperficieneutralseparaundominiosuperior extensional-dilatacional de uno inferior contraccional. Ntese que en el dominio contraccional se emplazancuerposintrusivosmantiformesmientrasqueeneldominiodilatacionalcuerpos intrusivos cilndricos. Crculos de diagrama superior simulan marcadores de deformacin que en el diagrama inferior estn extendidos o contraidos segn su ubicacin en dentro del sistema. CONCLUSIONES La Cordillera de Domeyko es un orgeno invertido de elongacin N-S que fue sometido a un acortamiento EW conevidencia de deformacin en el rumbo depoca significacin. LasfallasextensionalesdelTrisico/Jursicosuperior/Cretcicoinferiorfueronreactivadas enmodoinverso.Ladeformacindelosdepsitosdecuencaduranteestareactivacindio origen a un antiforme de inversin. Dentrodeesteantiformedeinversinsedestacandossectores,unodilatacionalode extensin ubicado en la parte superior de el, sobre una superficie neutral, y otro contraccional ubicado en la parte inferior del sistema bajo la superficie neutral. Los porfidos Eoceno - Oligoceno se emplazaron como filones y diques tabulares y cilndricos en las paredes colgantes de los sistemas de fallas inversasde acuerdo con la separacin de los diferentes dominios estructurales dentro de ellos. REFERENCIAS Amilibia,A.2002.InversintectnicaenlaCordilleradeDomeyko,AndesdelNortedeChile.TesisDoctoral, Universidad de Barcelona. Boric, R., Daz, F. & Maksaev, V. 1990. Geologa y Yacimientos Metalferos de la Regin de Antofagasta, Boletn 40 Servicio Nacional de Minera y Geologa, Chile. McClay,K.R.1989.Analoguemodelsofinversiontectonics.InCooper,M.A.&Williams,G.D.(eds)Inversion Tectonics Geol. Soc. London Spec. Publ. 44, 41-59. McClay, K.R. 1996. Recent advances inanalogue modelling. Usesin section interpretation and validation.. In Buchman, P.G, Niewland D.A. (eds) Modern Developments in Structural Interpretations and Modelling. Geol. Soc. London Spec. Publ. 99, 201-225. Reutter, K. J., Scheuber, E., and Helmcke, D., 1991,Structural evidence of orogen-parallel strike slip displacements in the Precordillera of northern Chile.Geologische Rundschau, v. 80 (1), p. 135-153. Reutter, K., Chong, G. and Scheuber, E., 1993. The West Fissure and the Precordilleran fault system of northern Chile. Second International Symposium on Andean Geodynamics (extended abstracts), Oxford (UK), p. 237-240. Reutter,K.,Scheuber,E.andChong,G.,1996.ThePrecordilleranfaultsystemofChuquicamata,northernChile: evidence for reversals along arc-parallel strike-slip faults: Tectonophysics, v. 259, p. 213-228. Sibson,R.H.1995.Selectivefaultreactivationduringbasininversion:potentialforfluidredistributionthroughfault-valve action. In Buchman, J.G & Buchman, P. G (eds), BasinInversion.Geol.Soc.LondonSpecialPublication 88, 3-19. Sibson, R.H. 2001.Seismogenic Framework for Hidrothermal Transport and Ore Deposition. . In Richards, J.P, & Tosdal, R.M,(eds), Structural Controls on Ore Genesis, Review in Economic Geology, vol 14, 25-50. Skarmeta, J & Castelli, J.C., 1997. Intrusion sintectonica del Granito de las Torres del Paine, Andes Patagonicos de Chile. Rev. Geol. Chile 24, 55-74. Skarmeta,J.,McClay,K.andBertens,A.,2003,StructuralcontrolofCu-MoporphyriesinnorthernChile:New models and modes of emplacement: ProExplo 2003 Conference Abstract, Lima, Peru. Tomlinson,A.J.,andBlanco,N.,1997,StructuralevolutionanddisplacementhistoryoftheWestFaultSystem, Precordillera,Chile:Part2,postmineralhistory:VIIICongresoGeolgicoChileno,Antofagasta,Actas,v.3,p. 1878-1882.a.