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Publicación “Gravimetría de la Hoja Ovalle, escala 1:250.000, región de Coquimbo”

Productos publicados por el Programa de Geofísica del Plan Nacional de Geología en la región de Coquimbo (leyenda en la figura) 

Autores: Cecilia Donoso; David Cáceres; Daniel Morales; Christian Creixell; Felipe Coloma.

En esta entrada presentamos el producto “Gravimetría de la Hoja Ovalle, escala 1:250.000, región de Coquimbo”, publicada por el Plan Nacional de Geología durante el año 2020 y desarrollada por un equipo conformado por profesionales de las Unidad de Geofísica y de Unidad de Geología Regional del Departamento de Geología General. Puedes revisar este producto en versión PDF en la Tienda de Sernageomin.

Metodología 

El área de levantamiento gravimétrico de la Hoja Ovalle se ubica en la región de Coquimbo y comprende la zona entre los 30° y los 31° S y entre los 72° y los 70° 45’ O, con un total de 1.519 estaciones gravimétricas levantadas los años 2015, 2016, 2017 y 2019. Algunas de ellas se ubicaron a lo largo de un perfil gravimétrico de dirección O-E en el sur del área.

Estación gravimétrica

La adquisición de datos gravimétricos se efectuó principalmente en caminos, rutas y caminos vehiculares menores con una distancia promedio entre puntos de medición de 3 km, excepto en zonas de interés geológico donde fue de entre 250 m y 1 km. Debido a las características geográficas y accesos a la zona de estudio (lechos de valles y quebradas principales), las mediciones gravimétricas realizadas en el sector oriental de la Hoja Ovalle están distribuidas de forma irregular y en menor cantidad, a diferencia de las zonas costeras e intermedias donde existe una mayor densificación y distribución de estas.

Para la captura de los datos (cuya unidad de medida es en mili Gal, mGal) se utilizó un gravímetro relativo modelo CG-5 construido por Scintrex, de resolución 0,001 mGal que puede medir en continuo con una tasa de muestreo de 6 Hz. De esta forma, el dato en cada estación se obtiene a partir del promedio de una serie de lecturas. Para este estudio, se realizaron 5 mediciones de 30 segundos cada una (es decir 5 repeticiones de 180 lecturas cada una). El gravímetro determinó el valor promedio y la desviación estándar de cada una de ellas, lo que permite implementar un control de calidad de la información. Para este caso, se consideraron lecturas con una desviación estándar no mayor que 0,05 mGal, salvo en situaciones particulares. Las correcciones realizadas a los datos gravimétricos se explican en Anexo I. El banco de datos de este mapa está disponible en http://tienda.sernageomin.cl/ formato ASCII, grillas binarias en formato Geosoft, impreso y en formato raster.

La base de gravedad absoluta empleada corresponde a la estación CEAZA obtenida desde la red internacional de estaciones de gravedad absoluta BKG (http://agrav.bkg.bund.de/agrav-meta/ (última visita 01/09/2020)), cuyo valor es de 979.335,3 mGal. Este valor de gravedad absoluta se transfirió a otras estaciones con la técnica de ciclos dobles y triples con gravímetro relativo, con sub-bases gravimétricas en la zona de trabajo, reconocibles y de fácil acceso (La Serena, Andacollo, Ovalle y Socos), lo cual facilita la logística del levantamiento de mediciones, así como también permite controlar la deriva instrumental del gravímetro.

Como complemento a la información gravimétrica y para tener puntos de control acerca de la distribución de la densidad de las rocas y de su relación con los valores de gravedad observada, se tomaron mediciones de densidad en 10 muestras de rocas recolectadas en afloramientos a lo largo del perfil gravimétrico, con el objetivo de apoyar su modelación.

Trabajo en terreno

Para determinar de manera precisa las componentes verticales y horizontales de la posición, se aplicó la técnica de GNSS diferencial en la obtención de las coordenadas y se consideraron como precisiones aceptables aquellas de valores submétricos. Los equipos utilizados para esta finalidad fueron receptores GNSS marca Trimble modelo 5700L1, R6 y R7 con antena modelo Zephyr; junto con ello se empleó el método estático rápido y frecuencia de muestreo tanto en la base como en el receptor móvil de 1 Hz. Para asegurar precisiones submétricas, los tiempos mínimos de medición para la base fue de 2 horas; en cambio para los receptores móviles fue de 7 minutos a distancias inferiores a los 10 km de la base, 8 minutos cuando la distancia era de entre 10 y 15 km y de 10 minutos para distancias de entre 15 y 20 km. Para distancias superiores a 20 km de la base se instaló una base auxiliar y se procedió de forma similar. En la etapa de pos-proceso, y para dar a la estación base GNSS la coordenada precisa, se usó el servicio de posicionamiento de GPS en línea AUSPOS (https://www.ga.gov.au/scientific-topics/positioning-navigation/geodesy/auspos (última visita 20/04/2019)) el que se basa en la utilización de estaciones GNSS mundiales permanentes en línea que, mediante el software Bernise GPS versión 5.0, procesa posteriormente la información obtenida y otorga coordenadas más precisas. AUSPOS, vía correo electrónico, envía un reporte en el cual se indican las estaciones permanentes utilizadas en el cálculo, las precisiones logradas, las coordenadas geográficas de la estación base referida al Datum GDA94, la altura elipsoidal y la altura del geoide en EGM2008 (NGA, 2013), entre otros.

Conclusiones y principales hallazgos

En el mapa de anomalía de Bouguer, se observa que las anomalías, en general, tienen una orientación N-S, distribuidas en un rango entre 99 y -150 mGal, con los máximos hacia la costa y los mínimos hacia el sector oriental. Las anomalías muestran una tendencia regional con gradiente de -3,0 mGal/km y un buzamiento negativo hacia el oriente. Este cambio gradual en la señal está influenciado por los efectos de la subducción de la placa de Nazca bajo la Continental y por una corteza mayormente delgada hacia la costa y, en consecuencia, un manto litosférico continental más somero. Hacia el oriente el déficit de masa es consistente con los altos topográficos del sector, generados por los efectos de las raíces isostáticas.

Recorte de mapa de Anomalía de Bouguer.

En el mapa de anomalía residual, se evidencia que las anomalías tienen una orientación N-S, principalmente, y permiten individualizar cuatro dominios importantes. En el dominio D1, ellas son en general positivas y se distribuyen, en su mayoría, entre las fallas Talinay, Puerto Aldea y Pachingo, esta última coincidente con un cambio litológico-estructural reflejado por el contraste entre este dominio y el de las rocas volcánicas al este. Las anomalías positivas son concordantes con rocas metamórficas en las que se emplazaron otras de tipo intrusivas del Triásico Superior (dioritas principalmente) del Complejo Plutónico Altos de Talinay y otros intrusivos plutónicos del Jurásico Superior-Cretácico Inferior. Los bajos gravimétricos en el sector central-occidental de este dominio se corresponden con depósitos aluviales (Pleistoceno-Holoceno) y con depósitos eólicos (Holoceno), además de depósitos sedimentarios de la Formación Confluencia y con rocas del Complejo Metamórfico del Choapa (Emparán y Pineda, 2006; Coloma et al., 2020). Este conjunto de depósitos y rocas contrastan en densidad con las rocas metamórficas descritas hacia el sector oriental de este dominio.

Las anomalías negativas en el dominio D2 y las positivas en el dominio D3 están también representadas en el mapa de anomalía de Bouguer, lo que indica una característica mayoritariamente regional de ellas en estos dominios. La técnica de señal analítica produce una señal simétrica positiva cuyo máximo se posiciona sobre el cuerpo que produce la emisión y el ancho resulta proporcional a la profundidad de las litologías que la generan. De este modo, en el dominio D2, las fuentes que provocan estas anomalías negativas están ubicadas principalmente hacia el este de Tongoy y al sur de los cerrillos de Tamaya, y tendrían una extensión significativa en profundidad. Por su parte, en el dominio D3 los altos en la señal analítica se encuentran en el borde occidental del dominio, con máximos desde la sierra de Tamaya hacia el sur. Así mismo en este dominio, la derivada Tilt exhibe un conjunto de anomalías con distribución longitudinal, con una respuesta gravimétrica de estructura compleja que se extiende desde el norte del cerro Colorado hasta el sur de la localidad de Punitaqui, lo que sugiere una zona compuesta por múltiples fuentes localizadas en diferentes profundidades, que no pueden reconocerse claramente en la superficie. Además, hacia el sector sur de la anomalía Tamaya, a la latitud de Ovalle, la parte central del perfil gravimétrico exhibe un aumento en la amplitud de la señal gravimétrica, lo cual se atribuye a un cuerpo de espesor y extensión cercana a los 35 km, que no aflora en la superficie y cuya densidad es de 3,0 g/cm3. Asimismo, el modelo de inversión aplicado a dicha anomalía exhibe, en este sector del perfil, cuerpos densos de espesor entorno a los 5 km, los que marcan esta anomalía. Para poder determinar qué tipo de roca o fenómeno está generando este tipo de señal es necesario aplicar otras técnicas geofísicas que ayuden a complementar la información gravimétrica y geológica levantada. La presencia de esta singularidad en el mapa de anomalía de Bouguer apoya las hipótesis de la existencia, en este sector, de un adelgazamiento anómalo de la corteza, una menor profundidad del manto litosférico o la subducción de relieves oceánicos.

La anomalía negativa en el dominio D2 entre Tongoy y cerros de Piedra responde a zonas dominadas en la superficie por depósitos sedimentarios de origen marino-litoral de la Formación Coquimbo, por el norte, y por depósitos sedimentarios continentales débil a medianamente consolidados de la Formación Confluencia, por el sur. La subsidencia costera ocurrida durante el Mioceno-Plioceno se asocia a desplazamientos normales de la Falla Puerto Aldea, cuya geometría en profundidad es lístrica (Becerra et al., 2017), lo cual permitió la generación de una paleobahía durante el Mioceno-Plioceno en el sector norte de la anomalía negativa. Además, posibilitó el alzamiento durante el Pleistoceno del bloque costero de los Altos de Talinay, como parte de la franja geológica C-Tr, que generó la exposición de los depósitos sedimentarios marinos, cuyo techo es la actual superficie plana expuesta a erosión (Rodríguez et al., 2014). Lo anterior podría explicar la presencia de esta extensa anomalía negativa en este dominio. Por otra parte, la anomalía negativa al sur de Cerrillos de Tamaya se explica con lo sugerido por Paskoff (1970) donde, si bien la exposición actual en la superficie de los depósitos sedimentarios continentales de la Formación Confluencia no supera, en general, los 40 m, bajo del río Limarí, inmediatamente al este de los Altos de Talinay, su base estaría cerca de 500 m bajo el nivel del terreno. Por consiguiente, esta anomalía respondería tanto a un cambio litológico como estructural.

En el dominio D3, las mediciones de densidad en la superficie contrastan con las mediciones gravimétricas, y la señal gravimétrica positiva responde más bien a cuerpos profundos, de mayor densidad. Hacia el norte del cerro Colorado, esta se atenúa y responde a las rocas someras andesíticas representadas en esta franja. Es destacable que en este sector existe una gran actividad minera y por ende varios depósitos minerales, que pudieran hacer variar la señal gravimétrica. Sin embargo, esto no es suficiente para explicar su intensidad. Para el dominio D4, al este de la loma La Marquesa, en un sector topográficamente deprimido, donde además se ubican varios depósitos minerales, se identificó una anomalía negativa asociada a un intrusivo de composición monzodiorítica emplazado en rocas volcánicas. Este habría sido afectado por alteración hidrotermal (Emparán y Pineda, 2006). Por lo tanto, la respuesta más negativa podría asociarse a la existencia de algún sistema de alteración hidrotermal en la subsuperficie. Además, Cáceres et al., (2020) identificaron algunos intrusivos con respuesta gravimétrica negativa como Bajo Relincho y el Plutón Santa Gracia, ambos con características composicionales y de emplazamiento similares a las del intrusivo descrito en este dominio.

El perfil gravimétrico permitió modelar en profundidad la extensión y distribución de las diferentes litologías y estructuras geológicas reconocidas en la superficie. Como resultado, fue posible distinguir 4 tramos de oeste a este. En el primero, en los kilómetros iniciales del perfil, la señal está dominada por cuerpos graníticos modelados con valor de densidad 2,5 g/cm3, posiblemente fracturados y por un cuerpo de densidad 2,9 g/cm3 asociado a una diorita consolidada.

El segundo tramo, entre los 10 y 25 km del perfil, exhibe una disminución en la amplitud de la señal gravimétrica. Este segmento está controlado por el cuerpo modelado de densidad 2,9 g/cm3 que se asocia a rocas de composición diorítica. Los cuerpos formados con densidades de 1,5 g/cm3 y 2,0 g/cm3 coinciden con los depósitos no consolidados de la Formación Confluencia, la que en estos sectores evidencia espesores expuestos de 100 a 150 m, aproximadamente.

En este tramo, entre los 25 y 75 km del perfil, cruza a la anomalía Tamaya. Aquí la señal gravimétrica positiva aumenta su amplitud y está dominada por un cuerpo modelado con densidad de 3,0 g/cm3, con extensión aproximada de 45 km y un espesor máximo entorno a los 3 km. Este cuerpo no aflora en la superficie y se adelgaza hacia el este, bajo una sucesión de rocas estratificadas e intrusivos con menor densidad.

En el límite occidental del cuarto tramo, desde los 85 km en adelante, se modelaron cuerpos que contrastan en densidad con los del oeste. Su límite occidental también está marcado por el Sistema de Fallas El Romero. La señal contenida en este segmento está controlada principalmente por un cuerpo modelado con densidad 2,0 g/cm3 y de espesor máximo aproximado de 1 km, que en la superficie es concordante con rocas piroclásticas. Este cuerpo se emplaza hacia el este bajo andesitas de densidad de 2,61 g/cm3. Hacia el límite oriental, se modeló un cuerpo de densidad 2,0 g/cm3 asociado a granito meteorizado emplazado en los cuerpos anteriores.

La señal analítica permitió reconocer anomalías correlacionables con los distritos mineros. En el dominio D3 destacan los distritos de Cerro Blanco, Panulcillo, La Cocinera, Quebrada Potrerillos, El Altar, Mantos de Punitaqui, Monte Patria y Huilmo Bajo. En el dominio D4, la señal analítica disminuye sus dimensiones y algunos rasgos se correlacionan con los distritos mineros Tambillo, Las Cañas, Andacollo, Corral Quemado, Samo Alto, Pichilingo y Ponio.

La derivada Tilt evidencia las trazas de las fallas los Huiros, Puerto Aldea y Pichilingo, que se sitúan en los flancos de los lineamientos geofísicos, además de otros lineamientos de menor extensión discontinuos de orientación N-S, cuya trayectoria espacial tiene concordancia con el límite de las provincias metalogénicas cordillera de la Costa y Mediana Montaña. En los bordes de estos lineamientos se ubican los distritos mineros de Talcuna, Samo Alto, Ponio y Variola.

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