Nuevos antecedentes cronoestratigráficos para la Sierra de Santa

Nuevos antecedentes cronoestratigráficos para la Sierra
de Santa Ana, precordillera de Antofagasta.
Felipe Espinoza G*., Carlos Venegas B., Natalia Astudillo L., Mariana Cervetto S.
Departamento de Geología General, Sernageomin, Av. Santa María 0104, Providencia, Santiago, Chile
* email:
[email protected]
Resumen. El levantamiento geológico de detalle de las
unidades que conforman la sierra de Santa Ana, junto
con nuevos antecedentes radiométricos obtenidos en
rocas incluidas en ellas y en otras que las intruyen, sitúan
esta secuencia volcánica en el Cretácico Superior (68
Ma) y permiten reasignarla a la Formación Llanta. De
esta manera, la Formación Santa Ana, definida por
Naranjo y Puig (1984) en ese lugar, pierde sustento
estratigráfico por lo que se recomienda abandonar su
utilización. El nuevo cuadro estratigráfico presentado en
este trabajo para la sierra de Santa Ana releva la
discusión de los eventos geológicos descritos en este
sector en torno a la ubicación de los depósitos volcánicos
del Cretácico Superior, la temporalidad y características
de la deformación en el frente precordillerano y la
intrusión
de
cuerpos
porfíricos,
potencialmente
mineralizadores, durante la fase tectónica Incaica.
parte alta de la Formación Llanta, que se expone
ampliamente al suroeste del área de estudio. Lo anterior,
junto con nuevas edades obtenidas en cuerpos intrusivos
y con el reestudio de unidades fosilíferas del Jurásico
Superior que aparecen en la misma sierra, permiten
revisar y reinterpretar la sucesión de eventos geológicos y
la deformación del frente cordillerano en este sector.
Palabras Claves: sierra de Santa Ana, geocronología UPb, Cretácico Superior, Formación Llanta.
1 Introducción
En el extremo austral de la región de Antofagasta, al sur
de la quebrada del Chaco (Figura 1), Naranjo y Puig
(1984) definieron la Formación Santa Ana en la sierra
homónima como una secuencia clástica, con
intercalaciones volcánicas de composición intermedia, de
origen
marino-continental.
Estos
autores
complementaron la descripción de la unidad al
correlacionarla con rocas marinas del sector que contaban
con determinaciones biocronoestratigráficas, mediante lo
cual le asignaron una edad en el Cretácico Inferior. Esta
unidad ha sido considerada, desde su definición, como
una secuencia de naturaleza transicional marinocontinental, depositada en las etapas finales de la
evolución de la cuenca triásico-jurásica de Tarapacá, e
interpretada como el registro de su continentalización
durante el Cretácico Inferior. Posteriormente, Cornejo y
Mpodozis (1996) y Cornejo et al. (2009) reestudiaron la
secuencia expuesta en la sierra de Santa Ana y,
considerando mayormente relaciones litoestratigráficas,
la correlacionaron con el miembro superior de la
Formación Candeleros, del Jurásico Superior.
Nuevos antecedentes radiométricos para la secuencia
volcánica que forma gran parte de la sierra de Santa Ana
permiten establecer su edad en el Cretácico Superior y
correlacionarla con los niveles efusivos incluidos en la
Figura 1. Imagen del modelo de elevación digital (DEM) de
parte del área comprendida por las carta Sierra Vaquillas Altas
(25º00'- 25º30' S y 69º00' - 69º30' O) y Sierra Exploradora
(25º30'- 26º00' S y 69º00' - 69º30' O). Con un recuadro se
indica la ubicación de la Figura 2.
2 Geología y nueva cronoestratigrafía de la
sierra de Santa Ana
En su vertiente noroccidental, la sierra de Santa Ana está
formada, a la base (Figura 2), por una secuencia clástica
conformada por areniscas finas y medias, de color gris,
con intercalaciones de fangolitas pardas y violáceas, y
areniscas calcáreas con restos de los bivalvos
Linotrigonia chongi y Syrotrigonia aff. biroi. (A. Rubilar
in Venegas et al., 2013). La primera de estas especies ha
sido encontrada en una localidad cercana en asociación
con
amonoideos
del
género
Orthaspidoceras,
representativos del Kimmeridgiano (Pérez y Reyes,
1985). La secuencia presenta una disposición aproximada
de rumbo SE-NO y manteo 60° al NE (Figura 2). Estas
rocas fueron asignadas por Venegas et al. (2013) a la
Formación Profeta, y se habrían depositado en un
ambiente marino somero. Sobre las areniscas fosilíferas
se dispone, en leve discordancia angular, un horizonte de
marcado color blanco-amarillento de toba lítico-cristalina
de ceniza gruesa. Para esa roca se obtuvo una edad U-Pb
en circones de 67,80±0,89 Ma (MSWD=1,3; n=15)
(Figura 3). Sobre esa toba se desarrolla una sucesión
volcánica compleja, formada principalmente por brechas
volcánicas con clastos porfídicos de composición
intermedia y coloración rojiza o verdosa, tobas brechozas
de similares características y, hacia el techo, areniscas
volcanoclásticas gruesas de color gris. El análisis
isotópico de los circones de una toba dacítica de la parte
alta muestra dos poblaciones dominantes con interceptos
a los 68,7±1,2 Ma y 60,4±2,3 Ma (discusión en Venegas
et al, 2013). Además, en el flanco oriental de la misma
sierra, se reconoce el regolito de un conglomerado
polimíctico, con clastos de origen volcánico de color rojo
y hasta 5 cm de diámetro. Toda la secuencia se encuentra
plegada en un sinclinal de eje SE-NO (Figura 2).
Las rocas, en particular los niveles de brecha, están
afectadas por varios eventos sobreimpuestos de alteración
hidrotermal (alteración sódico-cálcica, propilítica,
argílica, fílica) y presentan, además, vetas con calcitasiderita. Hacia el este, la secuencia está en contacto con
secuencias carbonatadas fosilíferas del Jurásico MedioSuperior. La nueva temporalidad presentada en este
trabajo para las unidades en la sierra de Santa Ana indica
que ese contacto corresponde a una falla inversa con
vergencia hacia el oeste.
Figura 2. Mapa geológico generalizado de la sierra de Santa
Ana (modificado de Cornejo et al., 2009 y Venegas et al.,
2013).
En toda la extensión de la sierra, pero principalmente en
las laderas occidental y noroccidental, estas rocas están
intruídas por cuerpos de composición intermedia a básica
(stocks, filones, diques); allí, para una monzodiorita de
piroxeno se obtuvo una edad de cristalización mediante
U-Pb en circones de 41,36±0,50 Ma.
Por otro lado, al noroeste de la sierra de Santa Ana, en el
extremo suroriental de la sierra Candeleros, aflora
extensamente una secuencia siliciclástica bien
estratificada, de marcada coloración rojiza, que está
plegada en un sinclinal buzante de eje NNE-SSO. Estas
rocas se apoyan en paraconcordancia sobre areniscas
grises con estructuras de ‘flazers’, limolitas, lutitas y
calizas con restos de peces (Lepidotes? sp.; posible
Cretácico Inferior) y Syrotrigonia aff. Biroi, que son
correlacionables con las rocas de la base de la secuencia
descrita en la sierra de Santa Ana, asignada por Venegas
et al. (2013) a la Formación Profeta (TithonianoCretácico Inferior, Figura 2). La unidad continental roja
fue incluida por Naranjo y Puig (1984) dentro de la
Formación Santa Ana; sin embargo, a partir del trabajo de
Venegas et al. (2013) esa denominación pierde sustento y
se le asigna a esa secuencia el nombre informal de
Estratos de quebrada La Carreta. Dicha unidad está
constituida por areniscas pardo-rojizas (litoarenitas) que
gradan hacia el techo a conglomerados polimícticos
volcanoclásticos, mal seleccionados, clastosoportados, de
colores rojo-violáceos, que representarían facies aluviales
y fluviales. Está intruída por filones andesíticos con
hornblenda, dos de los cuales fueron datados por
40
Ar/39Ar y resultaron con edades (plateau) concordantes
de ca. 86,6 Ma. Lo anterior junto con la asignación de la
secuencia marina subyacente al Tithoniano-Cretácico
Inferior, restringen la edad de la secuencia continental al
periodo Tithoniano-Coniaciano (Venegas et al., 2013).
Figura 3. Diagrama del promedio ponderado de las edades de
los circones analizados (n=15) por LA-ICPMS de la toba de la
base de la secuencia volcánica en la sierra de Santa Ana.
3 Discusión y Conclusiones
Los afloramientos de la sierra de Santa Ana representan
la ocurrencia más oriental de unidades volcánicas del
Cretácico Superior en las inmediaciones de la zona de
estudio. Predominan así estas rocas fuera de los
depocentros principales, dominados por secuencias
sedimentarias con intercalaciones volcánicas hacia el
techo (Formación Llanta en los alrededores de El
Salvador, ca. 100 km hacia el suroeste). Secuencias
volcánicas similares aparecen hacia el norte, a ambos
lados de la depresión Central, hasta alcanzar el siguiente
depocentro del Cretácico Superior, en la localidad de
Quebrada Mala, al sureste de Sierra Gorda. De esta
forma, el Cretácico Superior culminó con una serie de
eventos explosivos de gran magnitud que depositaron
extensos niveles de ignimbritas. Luego, las cuencas y los
depósitos volcánicos asociados fueron deformados
durante la fase compresiva KT (Cornejo et al., 2003;
Matthews et al., 2010; Espinoza et al., 2011, 2012). La
distribución de estas secuencias sugiere que ciertas
estructuras volcánicas (tipo caldera) pudieron haberse
desarrollado hacia el este, en un sector de debilidad
cortical que recurrentemente habría concentrado
deformación (e.g. fallas de borde de la cuenca de
Tarapacá) y sobre el cual se desarrollo la protocordillera
de Domeyko.
De acuerdo a los datos radiométricos y estructurales
presentados por Venegas et al. (2013), la falla Santa Ana
representa la prolongación del sistema de fallas principal
del frente precordillerano, que hacia el norte recibe los
nombres de falla Profeta y falla Sierra de Varas. De esta
forma, la falla Santa Ana replica la cinemática que
evidencian esas otras estructuras y que, en este caso,
registra actividad desde, a lo menos, la fase de
deformación del límite Cretácico-Paleoceno (fase KT,
Cornejo et al., 2003). Según Cornejo et al. (2009), en el
sector denominado Altos de Santa Ana (donde están
expuestas, en continuidad de afloramiento, las secuencias
descritas en la Sierra de Santa Ana), las rocas volcánicas
que asignaron al Jurásico están cubiertas, en discordancia
angular, por rocas volcánicas del Paleoceno Inferior
(Secuencia Volcánica Cerro Nevado, 64 Ma). Las edades
obtenidas para las rocas de la sierra de Santa Ana indican
que esa discordancia representa, a lo menos, el evento de
deformación KT.
Por otro lado, si se considera que las secuencias marinas
basales de las secciones expuestas en la quebrada La
Carreta y en la sierra de Santa Ana son correlacionables
(sedimentitas marinas fosilíferas del Jurásico SuperiorCretácico Inferior, de la Formación Profeta), se infiere
una importante pérdida de sección de los Estratos de
quebrada la Carreta hacia el sureste. Esto refleja la
naturaleza singular y local de los procesos (aluviales y
fluviales) que habrían formado esos depósitos. La misma
situación se repite hacia el norte, donde la ocurrencia de
secuencias siliciclásticas cretácicas se restringe a
localidades aisladas menores (e.g. este cerro Paisaje).
Los nuevos antecedentes cronológicos y la deformación
reconocida en el sector definen una serie de tres pliegues
de ejes NW y NE, que de este a oeste incluye: un
sinclinal en la sierra de Santa Ana, un anticlinal buzante
reconocido al sur, en las secuencias expuestas en la
quebrada Santa Ana (Cornejo et al., 2009), que se
prolonga hacia el noreste en la pampa al oeste de la sierra
homónima, y un sinclinal, también buzante, en el
extremo suroriental de la sierra Candeleros (Figuras 1 y
2). En los ejes de esos pliegues se reconocen cuerpos
intrusivos subredondeados a elongados, con edades del
Eoceno Inferior-Medio (55-41 Ma). La directa asociación
entre esos cuerpos, la deformación de las secuencias
cretácicas y extensas zonas con intensa alteración
hidrotermal (mayormente argílica) podrían consolidar un
modelo
prospectivo
para
cuerpos
porfíricos
mineralizados en profundidad. Ejemplo de lo anterior es
la mina Vaquillas, donde la mineralización podría estar
asociada a cuerpos equivalentes a los datados en ca. 41
Ma en la sierra Santa Ana.
Agradecimientos
Los resultados aquí presentados son parte del proyecto de
cartografía geológica de la Carta Sierra Vaquillas Altas,
desarrollado por un equipo profesional del Departamento
de Geología General, en el marco del Plan Nacional de
Geología. El financiamiento en su totalidad corresponde
a fondos sectoriales del Ministerio de Minería.
Referencias
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Cornejo, P.; Mpodozis, C.; Rivera, O.; Matthews, S. (2009). Carta
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Serie Geología Básica 119: 100 p., 1 mapa escala 1:100.000.
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Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie Geología
Básica No. 159, 1 mapa escala 1:100.000. Santiago.
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