U N I V E R S I D A D D E C O N C E P C I Ó N DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA 10° CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003 FORMACIÓN CALAMA, EOCENO, II REGIÓN DE ANTOFAGASTA (CHILE): ESTRATIGRAFÍA E IMPLICANCIAS TECTÓNICAS BLANCO, N.1, TOMLINSON, A.J.1, MPODOZIS, C.2, PÉREZ DE ARCE, C. 1 Y MATTHEWS, S. 1. 1Servicio Nacional de Geología y Minería. Av. Sta. María 0104, Providencia, Santiago. [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] 2Sipetrol. Av. Vitacura 2736, Santiago. [email protected] INTRODUCCIÓN En el norte de Chile existen extensos afloramientos de gravas y sedimentos poco consolidados de edad terciaria, los cuales, generalmente, han sido atribuidos al Mioceno ("Gravas de Atacama"). Sin embargo estudios recientes han demostrado que la acumulación de esos sedimentos comenzó durante el Paleógeno en relación directa con pulsos discretos de actividad tectónica ocurridos durante el Terciario. Uno de estas unidades corresponde a la Formación Calama, expuesta en aisladas colinas que sobresalen de la altiplanicie de Calama (Figura-1), donde fue definida por Naranjo y Paskoff (1981). Esos autores, de igual modo que Marinovic y Lahsen (1984) le atribuyeron una edad miocena, aunque, posteriormente, May (1997) la asignó al Oligoceno- Mioceno Inferior a pesar de no contar con antecedentes cronológicos directos. En esta contribución presentamos nuevos datos estratigráficos y geocronológicos 40Ar/39Ar y K/Ar que permiten precisar su edad , eocena, y comprender el ambiente de depositación y el régimen tectónico dominante durante la sedimentación. TRABAJOS PREVIOS Y RELACIONES ESTRATIGRAFICAS Naranjo y Paskoff (1981) indicaron que la Formación Calama, en su localidad tipo, descansaría, discordantemente, sobre volcanitas de la Formación Moctezuma (Jurásico Inferior a Medio, Harrington, 1961 en Naranjo y Paskoff, 1981), y estaría cubierta, discordantemente, por calizas de la Formación El Loa (Fuenzalida, 1957 en Marinovic y Lahsen, 1984). Posteriormente, Marinovic y Lahsen (1984) incluyeron en la unidad a conglomerados que afloran en el rajo de Mina Sur, en el pique de exploratorio de la mina Radomiro Tomic, y en las quebradas Corral y Honda, 50 km al norte de la localidad tipo. Dichos autores le asignaron un edad Mioceno Medio- Superior sobre la base de una edad en una toba de ca. 8 Ma en el rajo de Mina Sur y su posición estratigráfica sobre gravas atribuidas al Oligoceno-Mioceno Medio expuestas en quebrada Honda. Por otro lado, May (1997) asignó a esta formación conglomerados expuestos en las nacientes de quebrada Yalqui, aproximadamente 50 km al ENE de la localidad tipo. Dichos conglomerados presentan una intercalación de toba (retrabajada?) con edad de 30,15 ± 0,26 Ma (40Ar/39Ar en biotita) y subyacen, discordantemente, a una secuencia sedimentaria clástica (Formación Lasana; May, 1997) que contiene una toba de 19,62 ± 0,36 Ma (40Ar/39Ar en biotita; May, 1997). Esos antecedentes llevaron a May (1997) a sugerir, para ella, una edad Oligoceno- Mioceno Inferior Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad. Observaciones realizadas por los autores indican que las lavas sobre las cuales se apoyaría discordantemente la formación en su localidad tipo, como lo describieran los autores antes citados, corresponden a flujos lávicos intercalados en la porción basal de la secuencia, cuya base no está expuesta. La formación subyace, en discordancia angular, a limolitas rosadas de la Formación Jalquinche, del Mioceno Inferior-Medio (May, 1997). ESTRATIGRAFÍA Y ESTRUCTURA Los afloramientos de La Formación Calama en el cerro homónimo están afectadospor un sistema de pliegues de interferencia, de ejes E-W y NNE, y alcanzan, localmente, manteos de hasta 53º (1 km al W de Jalquinche). En cerro Milagro, afloran conglomerados con lavas andesíticas intercaladas, cortados hacia el norte por una falla que los pone en contacto con granitos paleozoicos. La Formación también aflora en Morros los Cerrillos, donde se apoya, discordantemente, sobre volcanitas triásicas, con suave manteo al sudeste. Al sur, aflora en Pampa Moctezuma (Figura-1). Allí, los conglomerados, con manteo de 60ºN, se apoyan en discordancia angular sobre sedimentitas mesozoicas y subyacen con igual relación a conglomerados de probable edad ¿oligocena?, inclinados 25ºNW. afloramientos de la formación Calama (tomado y modificado de Sernageomin, 2002). pCP4= Precámbrico-Pérmico (metamórfico); CPg=Carbonífero-Pérmico (granitoides); CP3= Carbonífero-Pérmico (volcánico); TrJ3=Triásico- Jurásico Inf. (volcánico y sedimentario continental); Trg=Triásico (granitoides); J1m= Jurásico (sedimentario marino); JK1c= Jurásico Sup.- Cretácico Inf. (sedimentario continental); Kia3= Cretácico Inferior alto (volcánico); Ks2c= Cretácico Sup. (volcanosedimentario); Ks3i= Cretácico Sup. (volcánico); Ksg= Cretácico Sup. (granitoides); KT1c= Cretácico Sup.-Treciario Inf. (sedimentario continental); KTg= Cretácico Sup.-Terciario (granitoides); PE3a= Paleoceno-Eoceno Inf. (volcánico); Paga= Paleoceno-Eoceno (granitoides); E3= Eoceno (volcánico); Ec= Eoceno (Fm. Calama); Eg= Eoceno (granitoides); Oc?= ¿Oligoceno? (sedimentario continental); MP1c= Mioceno Sup.- Plioceno (sedimentario continental); MP1l= Mioceno Sup.-Plioceno (sedimentario palustre); PPl1= Plioceno-Pleistoceno (sedimentario continental); Qa= Cuaternario. Figura-1: Mapa geológico regional del área de Calama, con la distribución de En cerro Calama se expone una secuencia de conglomerados medianamente consolidados de 760 m de espesor, cuya base no aflora, en la cual se han separado tres miembros diferenciables por color, composición de clastos y direcciones de aporte sedimentario (Figura-2). Miembro Inferior Ec(i): secuencia granodecreciente de ortoconglomerados de bloques, de color gris verdoso, que aflora típicamente en el cerro Calama, con un espesor mínimo de 195 m. Su base no aflora y su techo lo constituye el Miembro Medio Ec(m), a través de un contacto estructuralmente concordante. La mala calidad de los afloramientos que exponen este contacto no permite distinguir su naturaleza, sin embargo, los cambios de composición de clastos y la marcada diferencia en las direcciones de aporte sedimentario podrían sugerir la existencia de una discontinuidad en la sedimentación. Figura-2: Sección estratigráfica de la Fm. Calama levantada en su localidad tipo (cerro Calama) correspondiente a 760 m de conglomerados diferenciados en tres miembros. Las formaciones que le sobreyacen (Fms. Jalquinche y Opache) corresponden a una reorganización estratigráfica de la Formación El Loa (Fuenzalida, 1957 en Marinovic y Lahsen, 1984) propuesta por May (1997), la que se adopta en este trabajo. En la base de la secuencia, sector Topater (Figura-3), se intercalan al menos tres flujos lávicos andesíticos. Son de color café grisáceo, con espesores individuales de 5-7 m, cuyo techo está frecuentemente erodado por los conglomerados. Consisten en andesitas porfíricas de piroxeno (hiperstena, augita) y hornblenda (con coronas de oxidación), incluidos en una masa fundamental de plagioclasa y piroxeno. En una muestra fresca de estas lavas, se efectuó una datación K-Ar en roca total obteniéndose una edad de 51,9 ± 1,7 Ma (Eoceno Inferior). Los conglomerados son monomícticos, clasto soportados y mal estratificados en bancos masivos de 1-2 m de espesor. Los clastos, de 0.3-1 m de diámetro, son de andesitas de hornblenda y piroxeno, andesitas basálticas y brechas andesíticas. La matriz es de limo arenoso rosado, cementado por halita. En un bloque de estos conglomerados, situado entre las lavas basales y con petrografía similar a las lavas intercaladas, se efectuó una datación 40Ar/39Ar en hornblenda obteniéndose una edad plateau de 51,8 ± 0,5 Ma (6 pasos en el plateau correspondiente 68,5% del 39Ar). Hacia la parte media- superior de esta unidad (desde Jalquinche hacia el E; Figura-3), los conglomerados son gruesos a de bloques (5-30 cm de diámetro), estratificados en niveles masivos (facies Gm) y en cuerpos lenticulares de base cóncava erosiva, con espesores de 0.4-1 m. Presentan estratificación cruzada en artesa y fábrica imbricada medianamente desarrollada. Los clastos son subangulares a subredondeados, de andesitas y brechas andesíticas propilitizadas (75%), granodioritas, monzogranitos y monzodioritas cuarcíferas (14%), conglomerados y areniscas cuarcíferas propilitizadas (6%), areniscas y limolitas laminadas rojizas (3%) y pórfidos dacíticos y riolíticos (2%). Ocasionalmente se intercalan areniscas limosas de color marrón claro, en niveles de 30-40 cm de espesor, con estratificación plana. Mediciones de paleocorrientes (imbricación) indican flujos dirigidos hacia el ENE a ESE (N75º-108ºE, n= 110 medidas). Figura-3: Geología de detalle del área de los cerros Calama y Milagro. 1= Plioceno-Cuaternario (depósitos aluviales plio-pleistocenos y fluviales cuaternarios del río Loa); 2= Mioceno Sup.-Plioceno (Fm. Opache; May, 1997); 3= Mioceno Inferior-Medio (Fm. Jalquinche; May, 1997); 4= Eoceno (Fm. Calama; miembros Inferior (i), Medio (m), Superior (s)); 5= Eoceno (Fm. Calama, lavas andesíticas); 6= Paleozoico (Granito Mesa); 7= edad K- Ar en roca total; 8= edad K-Ar en biotita; 9= edad 40Ar/39Ar en hornblenda; 10= vector de paleoflujo. En cerro Milagro (Figura-3), se exponen lavas andesíticas de piroxeno (hiperstena) y hornblenda, de color café, y daciandesitas fluidales negras de hornblenda y piroxeno. Éstas se intercalan en conglomerados marrones