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Informe Proyecto I:

Perfil estructural, densidad y susceptibilidad magnética de las rocas de la cuenca de Talca

Alumno: Cristian A. Morales Molina

Profesor: Miguel Ángel Parada R.

Ramo: GL4010-1

Introducción

En la zona comprendida entre los 35° 00’ y los 35° 50’ latitud sur, existe poca información geológica a nivel estructural y las cartas geológicas existentes no abordan este problema en la zona de manera profunda o en el detalle necesario para el estudio del basamento rocoso bajo la cuenca de Talca. Un acercamiento con mayor información de la zona de estudio, es dado por Bravo (2001), en su memoria de título, en la cual además de hacer un mapa geológico a escala 1:100.000 en el área occidental de Talca, realiza una serie de tres perfiles que abarcan los 3 primeros kilómetros de la corteza.

El presente trabajo tiene como objetivo realizar y proponer un perfil estructural entre los 71° 15’ y los 71° 50’ longitud oeste, tomando como base los datos existentes en la literatura, además de observaciones realizadas durante la toma de muestras, así como los modelos estructurales propuestos para zonas de características similares. Además se medirán la densidad y la susceptibilidad magnética de las rocas en estudio, lo cual da una base para trabajos posteriores de geofísica y geotermia de baja entalpía.

Antecedentes

Marco Geológico General

Basamento Metamórfico (Bm)

El Basamento Metamórfico ubicado al oeste de la región de estudio, en el margen costero, se compone principalmente de pizarras, filitas, esquistos, metarenitas y rocas corneanas (Escobar et al., 1977).

Triásico Superior marino sedimentario y volcánico (Tr)

Formación El Cisne, corresponde a una secuencia de lutitas fósiles, subgrauvacas de grano medio a fino y ortoconglomerados cuarcíferos.

Formación Crucero de los Sauces y Formación Estero de la Higuera, conformada por ignimbritas y tobas brechosas en contacto depositacional con el granito paleozoico. (Corvalán, 1976. en Escobar et al., 1977).

Formación Altos de Hualmapu (Jmah)

Secuencias volcánicas continentales y marinas correspondientes a lavas y aglomerados basálticos a andesíticos, tobas riolíticas con intercalaciones de areniscas, calizas marinas y conglomerados continentales. (Morel, 1981).

Para este trabajo, la formación Hualmapu puede ser segregada en 5 miembros (M1-M5) reconocidos por Bravo (2001) debido a que fue posible su identificación en terreno.

M1: Andesitas Porfídicas, Tobas y Tobas Brechosas.

M2: Andesitas Porfídicas.

M3: Tobas de Cristales, Brechas Tobaceas.

M4: Andesita Porfídica, con sectores argilizadas y silisificadas.

M5: Andesitas Porfídicas y Tobas de Cristales y Líticos.

Formaciones La Lajuela (Klaj) y Estratos de El Laurel (Klau)

En la Cordillera de la Costa, Bravo (2001) reconoce las formaciones La Lajuela y Estratos de El Laurel las cuales tendrían correlación directa con los depósitos marinos y continentales de la Formación Lo Prado.

Formación La Lajuela, comprende rocas andesíticas porfídicas de color gris violáceo, tobas de cristales y brechas andesíticas monomícticas, con frecuentes intercalaciones sedimentarias, consistentes en areniscas calcáreas, calizas, margas, lutitas calcáreas y lutitas negras fisibles fosilíferas. (Bravo, 2001)

Formación Estratos de El Laurel, compuesta por lavas, tobas y brechas de composición predominantemente andesítica, con un característico color gris rojizo a gris morado. (Bravo, 2001)

Formaciones El Culenar (Kcul), Estratos de Litu (Klit) e Ignimbritas del Cerro Caupolicán (Kcc)

En el área de estudio, Bravo (2001) reconoce distintas formaciones que se pudieran correlacionar con Veta Negra. Estas unidades cretácicas corresponden a las Formaciones El Culenar, Estratos de Litu e Ignimbritas del Cerro Caupolicán, las cuales se detallan a continuación.

Formación Ignimbritas del Cerro Caupolicán, conjunto de tobas soldadas y bancos de rocas sedimentarias epiclásticas bien estratificadas. Comprende sucesiones de areniscas volcánicas continentales y tobas de ceniza y cristales de color rojo y pardo rojizo. (Bravo, 2001)

Formación Estratos de Litu, se define como una secuencia estratificada de brechas volcánicas y tobas de ceniza con intercalaciones de lavas porfídicas y escasas areniscas, todas las rocas presentan un característico color gris morado a gris claro rosado. (Bravo, 2001)

Formación El Culenar, comprende un conjunto de brechas volcánicas de color gris claro a gris verdoso con andesitas porfídicas y afaníticas también de color gris verdoso. (Bravo, 2001)

Formación Abanico (OMa)

González y Vergara (1962) designan como Formación Abanico al conjunto de volcanitas, tobas, brechas, tufitas y lavas porfídicas. En menor medida se encuentran intercalaciones de sedimentitas clásticas continentales como areniscas, grauvacas y limolitas.

Depósitos cuaternarios (Q)

Comprende sedimentos cuaternarios aluviales y diluviales, tanto de origen volcánico, glacial, como fluvial y lacustre, siendo la mayor parte no consolidado (Escobar et al, 1977). Bruggen (1913) (en Escobar et al., 1977) le da una categoría de Piso y la describe como acumulación de sedimentos mayoritariamente finos, arcillosos, de origen volcánico, con intercalaciones lenticulares de areniscas conglomerádicas con clastos de obsidiana, andesitas y granitos.

Depósitos piroclásticos (Pl3)

Secuencias lávicas y centros volcánicos básicos e intermedios; depósitos piroclásticos andesítico-basálticos. En la Cordillera Principal, regiones Metropolitana a X. (SERNAGEOMIN 2003)

La principal fuente de datos son los perfiles, puntos de control de rumbo/manteo y columnas estratigráficas realizadas por Bravo (2001). Según el autor las unidades estratificas (triásicas hasta cretácicas) se encuentran dispuestas de manera concordante y en un extenso homoclinal buzante hacia el este, con dirección nor-noreste con manteos variables entre 5º y 50º, inclinación que disminuye desde las rocas antiguas hasta las más jóvenes.

Basamento Granítico (Bg)

El Basamento Granítico consiste fundamentalmente en tonalitas y granodioritas de grano medio a grueso, los que muestran haber estado sometidos a fuertes efectos cataclásticos.

Batolito Andino

En la Cordillera Principal, los cuerpos intrusivos son de edad terciaria granodioritas, dioritas, tonalitas del Mioceno (Mg)

En la Cordillera de la Costa, Bravo (2001) reconoce una franja intrusiva Jurásica (Jig) en la parte central de la Cordillera de la Costa, al este del Batolito costero, compuesta por rocas holocristalinas de composición diorítica gradando localmente a granodiorita y microtonalitas. Además, se incluye un conjunto de stocks de pórfido diorítico y pórfidos monzoníticos.

Al este de dicha unidad, se distribuye una franja de intrusivos cretácicos (Kiag) de textura holocristalina, hipidiomórfica granular, en cuerpos mayores, gradando a porfídica en los cuerpos menores que además intruyen a los Estratos de El Culenar y la Formación Lo Valle. La composición de estas rocas es esencialmente granodiorítica con tonalitas y monzonitas. (Alfaro 2010)

Estructuras

Las formaciones presentan en general un rumbo de N35ºE con un manteo promedio de 30º hacia el sureste.

Las secuencias desde el triásico hasta el cretácico son de carácter concordante y existiría una leve discordancia por erosión con las secuencias del oligoceno-mioceno.

Existen una serie de fallas normales en el área de estudio, posiblemente generadas en el régimen de extensión desarrollado en el cretácico. La expansión de la “cuenca marginal” habría ocurrido a través de una falla lístrica principal y un sistema de bloques rotados en dominó, similar al modelo que se observa en la Ilustración 1. De este modo el proceso descrito, junto a la continua depositación de la secuencia (Bravo 2001).

Ilustración 1 Modelo de extensión a través de una falla de piso levemente inclinada. Desarrolla un graben asimétrico con un arreglo interno de una falla lístrica principal y un sistema de bloques rotados. McKlay y Ellis (1987)

Se hará uso del modelo presentado por Armijo et al. (2010) para el comportamiento de la cuenca y la cordillera principal (Ilustración 3, Anexo) y el modelo presentado por López (2008) para complementar la sección esquemática de la corteza. (Ilustración 4, Anexo)

Densidad y Susceptibilidad Magnética

Para medir la densidad se utilizó el método de Arquímedes de desplazamiento de volumen en agua, para ello se seleccionaron rocas de entre 600 gr y 1.5 kg, se pesaron en seco y sumergidas en agua, con lo cual la diferencia de peso corresponde al volumen desplazado por la roca, del cociente entre peso y volumen se obtiene la densidad.

La susceptibilidad magnética fue medida usando un susceptibilímetro portátil (modelo SM-20 de GF Instruments), con una resolución de hasta 1x106

SI. Se realizaron entre 4 y 8 mediciones por muestra.

En la Tabla 1 se resumen los promedios de las mediciones para cada muestra.

En la Tabla 2 se promedian las densidades de las rocas de cada unidad litológica, para obtener un promedio por unidad.

En la Tabla 3 se promedian las densidades de las rocas por litología, para obtener un promedio por litología.

En la Tabla 4 se promedian la susceptibilidad magnética de las rocas de cada unidad litológica, para obtener un promedio por unidad.

En la Tabla 5 se promedian la susceptibilidad magnética de las rocas por litología, para obtener un promedio por unidad.

Tabla 1 Densidad y susceptibilidad magnética de las rocas de la cuenca de Talca. Mediciones de densidad de una muestra no presentar desviación estándar (-)

Código Litología Unidad Longitud Latitud Promedio Susceptibilidad Magnética

Desviación Estándar

Promedio Densidad(103 kgm-3)


(10-3 SI)tt03ab Toba Lítica

lapilliFm. Abanico -71,282 -35,429 13,20 0,42 2,33 -

tt04ab Toba Cristalina Fm. Abanico -71,282 -35,429 24,35 0,64 2,47 -tt05ab Toba Cristalina

de cenizaFm. Abanico -71,282 -35,429 8,40 0,88 2,38 -

tt07ab Toba de Lapilli vítrea

Fm. Abanico -71,137 -35,438 5,62 0,97 2,56 -

tt24ab Toba Cristalina de ceniza

Fm. Abanico -71,205 -35,727 0,56 0,03 2,70 -

tt25ab Andesita de Hornablenda

Fm. Abanico -71,226 -35,720 9,46 0,03 2,76 -

tt26ab Toba de ceniza vítrea

Fm. Abanico -71,226 -35,720 0,11 0,00 2,33 -

tt28ab Andesita Basáltica de clinopiroxeno

Fm. Abanico -71,385 -35,697 12,70 0,28 2,64 -


Fm. Abanico -71,265 -35,535 16,15 0,07 2,69 -

tt01bm Limolita Basamento Metamórfico

-72,128 -35,264 0,11 0,00 2,08 0,12

d004 Toba Cristalina Ignimbritas de Cerro Caupolicán

-71,766 -35,495 38,38 4,22 2,70 0,08

d009 Toba Vítrea Ignimbritas de Cerro Caupolicán

-71,771 -35,413 0,20 0,01 2,38 0,09

d010 Toba Cristalina Ignimbritas de Cerro Caupolicán

-71,771 -35,413 27,54 3,12 2,71 0,03

tt02kilp Toba Lítica Ignimbritas de Cerro Caupolicán

-71,771 -35,413 0,24 0,03 2,40 0,03

d003 Toba Lítica Ignimbritas de Cerro Caupolicán

-71,763 -35,501 9,56 0,30 2,52 0,17

d007 Toba Cristalina Fm. El Culenar

-71,579 -35,070 18,03 1,55 2,57 0,02

d008 Toba Lítica Fm. El Culenar

-71,579 -35,070 4,88 1,69 2,52 0,09

d011 Toba Ceniza Fm. El Culenar

-71,697 -35,420 1,99 2,07 2,63 0,11

d012 Toba Cristalina Fm. El Culenar

-71,697 -35,420 30,28 5,41 2,53 0,04


Fm. El Culenar

-71,698 -35,568 2,28 0,10 2,52 -

Código Litología Unidad Longitud Latitud Promedio Susceptibilidad Magnética(10-3 SI)


Promedio Densidad(103 kgm-3)


tt32vn Toba Cristalina de ceniza

Fm. El Culenar

-71,707 -35,337 0,09 0,02 2,21 -

tt33vn Silicificada Fm. El Culenar

-71,699 -35,340 0,00 0,00 2,46 -

tt34ab Andesita Basáltica

Fm. El Culenar

-71,645 -35,473 42,90 1,13 2,78 -

tt34vn Andesita Basáltica de clinopiroxeno

Fm. El Culenar

-71,694 -35,356 19,50 1,27 2,58 -

c001 Toba Cristalina de ceniza

Fm. El Culenar

-71,563 -35,173 0,51 0,47 2,43 0,06

tt01jhual

Andesita Fm. Altos de Hualmapu

-71,866 -35,375 0,38 0,01 2,59 -

tt20j Toba Cristalina de ceniza

Fm. Altos de Hualmapu

-71,749 -35,179 5,19 0,11 2,59 -

tt03jig Tonalita de Hornablenda

Intrusivo Jurásico

-71,964 -35,304 23,45 0,21 2,64 -

d002 Granito de feldespato alcalino

Intrusivo Cretácico

-71,774 -35,510 2,33 0,35 2,47 0,09

d005 Riolita de Feldespato


-71,622 -35,422 17,27 4,22 2,59 0,04

d006 Riolita de Feldespato


-71,697 -35,549 10,95 3,52 2,63 0,10

d013 Granito de feldespato alcalino


-71,633 -35,474 0,12 0,03 2,39 0,06

tt35in Granito de feldespato alcalino


-71,633 -35,473 0,16 0,01 2,43 -

tt22lp Toba Cristalina de ceniza

Estratos de El Laurel

-71,718 -35,221 0,14 0,00 2,55 -


Estratos de Litu

-71,707 -35,206 4,09 0,01 2,56 -


Estratos de Litu

-71,708 -35,207 5,09 0,04 2,55 -


Estratos de Litu

-71,701 -35,255 2,42 0,51 2,55 0,01

tt31lp Toba de lapilli fino cristalina

Estratos de Litu

-71,722 -35,325 0,71 0,16 2,63 -

tt01tr Lutita Triásico -71,976 -35,278 0,07 0,02 2,53 -

Densidad

La densidad promedio para cada unidad es:

Unidad Promedio Densidad (103 kgm-3) Desviación EstándarFm. Abanico 2,54 0,17Fm. El Culenar 2,52 0,15Estratos de Litu 2,57 0,04Ignimbritas de Cerro Caupolicán

2,54 0,16

Estratos de El Laurel 2,55 -Fm. Altos de Hualmapu 2,59 0Triásico 2,53 -Intrusivo Cretácico 2,50 0,10Intrusivo Jurásico 2,64 -Tabla 2 Densidades promedio por unidad litológica.

La densidad promedio para cada litología es:

Litología Promedio Densidad (103 kgm-3) Desviación EstándarAndesita 2,59 -Andesita Basáltica 2,69 0,10Granito de feldespato alcalino

2,43 0,04

Limolita 2,08 0,12Lutita 2,53 -Riolita de Feldespato 2,61 0,03Roca Silisificada 2.46 -Toba de Ceniza 2,54 0,14Toba Cristalina 2,60 0,11Toba de Lapilli 2,59 0,05Toba Lítica 2,44 0,10Tonalita de Hornablenda 2,64 -Tabla 3 Densidades promedio por litología

Susceptibilidad Magnética

La susceptibilidad magnética promedio para cada unidad es:

Unidad Promedio Susceptibilidad Magnética (10-3 SI)


Fm. Abanico 10,06 7,67Fm. El Culenar 12,04 15,07Estratos de Litu 3,08 1,92Ignimbritas de Cerro Caupolicán

15,18 17,11

Estratos de El Laurel 0,14 0,00Fm. Altos de Hualmapu 2,78 3,40Triásico 0,07 0,02Intrusivo Cretácico 6,16 9,85Intrusivo Jurásico 23,45 0,21Tabla 4 Susceptibilidad promedio por unidad litológica.

La susceptibilidad magnética promedio para cada litología es:

Litología Promedio Susceptibilidad Magnética (10-3 SI)


Andesita 0,38 0,01Andesita Basáltica 21,14 15,10Granito de feldespato alcalino

0,87 1,26

Limolita 0,11 0Lutita 0,07 0,02Riolita de Feldespato 14,11 4,47Roca Silisificada 0 0Toba de Ceniza 2,57 2,63Toba Cristalina 27,71 7,51Toba de Lapilli 3,16 3,47Toba Lítica 6,97 5,64Tonalita de Hornablenda 23,45 0,21Tabla 5 Susceptibilidad promedio por litología.

Ilustración 2 Mapa geológico de la cuenca de Talca. Modificado de Bravo (2001), SERNAGEOMIN (2004) y Alfaro (2010)

Columna Estratigráfica

Ilustración 2 Columna estratigráfica en la zona del perfil 1, modificada de Bravo 2001.

Ilustración 4 Perfil geológico de la cuenca de Talca, la formación Hualmapu ha sido descrita en sus 5 miembros por tener características distintivas.

Perfil Estructural

Discusiones

Densidad

Los valores medidos se ubican en el intervalo inferior menor presentado en la literatura (Hunt C. P.2013, en Anexo), esto puede ser explicado a que la mayoría de las muestras cuentan con cierto grado de meteorización y la dificultad de hallar muestras frescas (se han descartados las que presentan fuerte meteorización y/o alteración), además el método de Arquímedes presenta cierta incertidumbre debido a la porosidad, pese a esto la desviación estándar en general se encuentra entre el 5% y 7 % de la medición considerando una unidad geológica, mientras que para litologías la desviación estándar disminuye para ubicarse entre el 2% y 5%.

Susceptibilidad Magnética

Presenta una gran variabilidad y una gran desviación estándar, lo cual impide caracterizar una unidad geológica dentro de límites razonables, aunque para las litologías también existe una gran variabilidad, es posible rescatar algunas diferencias de primer orden que permiten diferenciar entre grupos litológicos. Así las rocas con mayor índice de susceptibilidad son aquellas más afines a poseer minerales con contenido de hierro, como las rocas basálticas aunque sorprende el valor dado por las tobas de cristales.

La causa de la gran dispersión de datos recae en la baja cantidad de muestras, se tomaron en promedio 4 mediciones por muestras y por litología se tomaron entre 2 y 4 muestras, para generar un mayor fiabilidad de las mediciones es necesario un número mayor de muestras y una división litológica más fina.

Perfil Estructural

El perfil realizado es coherente con la información disponible en la zona de estudio, satisfaciendo los datos de manteos de las unidades, las características de sus contactos y los espesores de cada una, además de ajustarse a las estructuras presentes.

El perfil presentado presenta una base consistente para modelamientos que necesiten de información en profundidad en la cuenca de Talca.

De igual manera se recomienda realizar un estudio más acabado de las estructuras presentes entre la cordillera de la costa y la cordillera principal.

Anexo

Rocas Igneas Densidad (103 kg m-3)

Susceptibilidad Magnética (10-6 SI)

Andesita 2,61 170000Basalto 2,99 250-180000Diabasa 2,91 1000-160000Diorita 2,85 630-130000Gabro 3,03 1000-90000Granito 2,64 0-50000Peridotita 3,15 96000-200000Pórfido 2,74 250-210000Piroxenita 3,17 130000Riolita 2,52 250-38000Rocas Ígneas 2,69 2700-270000Promedio rocas ígneas ácidas 2,61 38-82000

Promedio rocas ígneas básicas 2,79 550-120000

Rocas Sedimentarias Arcilla 1,70 170-250Carbón 1,35 25Dolomita 2,30 -10-940Caliza 2,11 2-25000Sedimentos rojos 2,24 10-100Arenisca 2,24 0-20900Lutita 2,10 63-18600

Promedio rocas sedimentarias 2,19 0-50000

Rocas Metamórficas Anfibolita 2,96 750Gneiss 2,80 0-25000Granulita 2,63 3000-30000Filita 2,74 1600Cuarcita 2,60 4400Esquito 2,64 26-3000Serpentinita 2,78 3100-18000Pizarra 2,79 0-38000

Promedio rocas metamórficas 2,76 0-73000

Tabla 6 Densidad y susceptibilidad magnética de rocas seleccionadas. (Hunt, C. P 2013)

Ilustración 3 Interpretación estructural del sector oeste de la Cordillera Principal, asociada al manteo al este de la falla de San Ramón de geometría rampa-flat (Armijo et al. 2010).

Ilustración 4 Sección esquemática de la corteza en la cuenca de Santiago. (López 2008)

Referencias

Alfaro, Alejandro. Peligro Sísmico en el Segmento Norte de la Región del Maule, Chile. Memoria de Titulo, Universidad de Chile, 2010.

Armijo, R., R. Rauld, R. Thiele, G. Vargas, J. Campos, R. Lacassin, and E. Kausel (2010), The West Andean Thrust, the San Ramón Fault, and the seismic hazard for Santiago, Chile, Tectonics, 29, TC2007, doi:10.1029/2008TC002427.

Bravo, Patricio. Geología del Borde Oriental de la Cordillera de la Costa entre los Ríos Mataquito y Maule, VII Región. Memoria de Titulo, Universidad de Chile, 2001.

Hunt, C. P., Moskowitz, B. M. and Banerjee, S. K. (2013) Magnetic Properties of Rocks and Minerals, in Rock Physics & Phase Relations: A Handbook of Physical Constants (ed T. J. Ahrens), American Geophysical Union, Washington, D. C.. doi: 10.1029/RF003p0189

López, Luis. Modelo Estructural a lo Largo de los 33°45’s Restringido por Métodos Geofísicos. Memoria de Titulo, Universidad de Chile, 2008.

SERNAGEOMIN. Mapa Geológico de Chile: Versión Digital. Publicación geológica digital, nº 4, 2003. Servicio Nacional de Geología y Minería.

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