Estructura sísmica y tectónica del margen convergente en el norte de Chile (~20°S)

Abstract

Las investigaciones sísmicas han documentado un grado notable de heterogeneidad geológica en las cuencas marinas ubicadas en el antearco de márgenes convergentes. Sin embargo, los mecanismos necesarios para la formación de cuencas y las características de su evolución no están completamente entendidos aún, especialmente para márgenes erosivos como el del norte de Chile. Este estudio integra información de batimetría de alta resolución, reflexión sísmica y velocidades de onda P para mejorar el entendimiento de la estructura somera del margen convergente erosivo del norte de Chile entre los 19ºS y 21ºS. Los datos revelan cuencas de escala regional rellenadas con tres unidades sedimentarias, que contienen parte de la cuenca de Arica y la cuenca de Iquique, cuyo desarrollo había sido anteriormente identificado y acotado a la transición del talud superior a la plataforma continental. Estas cuencas se encuentran caracterizadas por dos depocentros principales y cinco depocentros de menor escala, cuyo origen y geometría han sido controlados tectónicamente por fallas de escala regional y orientación paralela al margen. Los sectores resueltos por los datos para la cuenca de Arica e Iquique alcanzan su mayor espesor entre el talud medio y superior, alcanzando hasta 2.500 y 2.000 metros de sedimentos acumulados, respectivamente. Se propone que la formación de estas cuencas ha sido producida por subsidencia debido a la erosión basal por subducción de una topografía rugosa y posiblemente acelerada por la subducción de montes submarinos. La distribución de las tres unidades sedimentarias en el área de estudio indica una migración espacial y temporal hacia la costa del eje de máximo espesor para las cuencas de Arica e Iquique. La migración del depocentro de las cuecas podría haberse producido por la erosión por subducción afectando el margen, produciendo una reubicación sistemática de los depocentros hacia la costa. En este contexto, la migración de una elevación en la topografía del suelo oceánico como el alto estructural de orientación norte-sur, presente actualmente en la transición entre el talud medio y superior, podría haber jugado un rol clave para la contención de los sedimentos depositados en el talud superior. La correlación espacial entre los depocentros y los canales submarinos principales en el área de estudio, correspondientes a las continuaciones submarinas del sistema de drenaje exorreico en el área de estudio (ríos Camarones, Tana y Loa), sugiere que la fuente de sedimentos desde el continente es uno de los factores principales para la formación de cuencas en el antearco marino. Aunque no es posible determinar la edad absoluta de la deposición de las distintas unidades sedimentarias y formación de las cuencas observadas debido a la falta de datos geocronológicos y dataciones, la información disponible indica que las secuencias se depositaron probablemente desde el Mioceno Superior-Cuaternario, posterior a la elevación de la Cordillera de la Costa desde el Oligoceno Superior-Mioceno Inferior y la consecuente incisión y desembocadura de los ríos terrestres hacia el antearco marino. Por último, la correlación espacial entre el depocentro de la cuenca de Iquique, el área de mayor desplazamiento cosísmico durante el terremoto de Iquique de 2014 y una aspereza destaca la relevancia del estudio futuro de cuencas de antearco marinas para entender la relación entre la estructura somera y los procesos ocurriendo en la interfaz de subducción.