Neotectonics and crustal fault characterization in the Aysén Region (~44°-47°S), Northern Patagonian Andes, Chile

Abstract

The Northern Patagonian Andes constitutes part of one of the most geologically active orogens in the world, with the longest active volcanic chain and the greatest recorded earthquake in history (Mw 9.5 Valdivia 1960 Earthquake). In 2007, a seismic swarm with magnitudes up to Mw 6.2 occurred in the Aysén fiord associated to submarine crustal faults related to the Liquiñe-Ofqui Fault Zone (LOFZ), triggering earthquakes and landslides that induced a tsunami, causing 12 deaths. However, very little is known about the active tectonic framework and the potential seismogenic crustal faults in the Aysén Region, mainly due to dense vegetation and widespread Quaternary volcanic and glacial cover. Six (6) previously unmapped faults are documented in this work. Based on the presence of uncemented (unhealed) fault rocks, geomorphological and stratigraphic observations, in addition to recent microseismicity studies in the Puyuhuapi area, I propose that these faults are potentially active, and thus correspond to sources of potential coseismic hazard for the Aysén Region. Based on scaling relationships, these faults are capable of generating earthquakes of magnitudes up to at least Mw 6.5. Additionally, eight (8) new thermochronological cooling ages along the Exploradores Valley reflect progressive younger cooling ages towards the main trace of the LOFZ. Notably, samples from the same elevation present younger AHe ages at the eastern side of the LOFZ (1.5 ± 0.15 Ma) than samples located at the western side of the fault (2.0 ± 0.07 to 2.37 ± 0.32), which are at least 0.5 Ma older. Results from this work present evidence of previously unmapped faults and neotectonic activity along the LOFZ that are compatible with the current stress regime in the Aysén Region, and thus correspond to potential sources of coseismic hazard for the region that should be considered and included in local and regional seismic hazard models, in addition to providing a better understanding of the neotectonic framework of the area about the subducted Chile Ridge.

Los Andes Patagónicos del Norte constituyen parte de uno de los orógenos más activos del mundo, con la cadena volcánica active más larga y el mayor terremoto registrado de la historia (Terremoto de Valdivia de 1960 de Mw 9.5). En 2007, un enjambre sísmico con magnitudes máximas de Mw 6.2 ocurrió en el fiordo de Aysén asociado a fallas corticales submarinas relacionadas a la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui (ZFLO), gatillando terremotos y remociones en masa que provocaron un tsunami, causando 12 muertes. Sin embargo, poco es lo que se conoce acerca del régimen tectónico active y del potencial sismogénico de fallas corticales en la región de Aysén, principalmente debido a la densa vegetación y extensa cubierta volcánica y glacial cuaternaria. Seis (6) fallas previamente no mapeadas son documentadas en este trabajo. Basado en la presencia de rocas de falla no cementadas (o selladas), observaciones geomorfológicas y estratigráficas, junto con estudios recientes de microsismicidad en el área de Puyuhuapi, se propone que estas fallas son potencialmente activas y, por lo tanto, corresponden a potenciales fuentes de peligro cosísmico para la región de Aysén. Basado en relaciones de escala, estas fallas son capaces de generar terremotos de magnitudes hasta al menos Mw 6.5. Adicionalmente, nuevas edades termocronológicas a lo largo del Valle Exploradores reflejan edades de enfriamiento progresivamente más jóvenes hacia la traza principal de la ZFLO. En particular, muestras a la misma elevación presentan edades AHe más jóvenes en el lado este de la ZFLO (1.5 ± 0.15 Ma) que las ubicadas en el lado oeste de la falla (2.0 ± 0.07 a 2.37 ± 0.32), siendo al menos 0.5 Ma más antiguas. Los resultados de este trabajo presentan evidencia de fallas previamente no mapeadas y actividad neotectónica a lo largo de la LOFZ que son compatibles con el régimen de estrés actual en la Región de Aysén y, por lo tanto, corresponden a fuentes potenciales de amenaza cosísmica para la región que deben ser consideradas e incluidas en la escala local y modelos regionales de riesgo sísmico, además de proporcionar una mejor comprensión del marco neotectónico del área sobre la subducción del Ridge de Chile.