Evidencias de paleosismicidad en depósitos lacustres cuaternarios, Puna Austral.

BAEZ WALTER; BECCHIO RAÚL; ARNOSIO MARCELO; VIRAMONTE JOSE G.

Neuquen

Congreso; XVIII Congreso Geológico Argentino; 2011

AGA

La región occidental de la provincia de Catamarca, dentro del ámbito de la Puna Austral, tiene numerosas evidencias de actividad neotectónica (Allmendinger et al. 1989), por ello es válido considerar que la actividad sísmica durante el cuaternario debió ser importante, posiblemente continua y activa. Sin embargo, no existe un registro detallado y extendido en el tiempo de la actividad sísmica de la región. En este sentido, cuando se pretende analizar la paleosismicidad de una región y se carece de datos sísmicos históricos, se puede recurrir al estudio de estructuras generadas por la disrupción del terreno ante el paso de las ondas sísmicas. En el presente trabajo, se realiza un análisis de facies de terrazas cuaternarias aflorantes en las inmediaciones del volcán Carachipampa, Puna Austral, provincia de Catamarca (26º 30` - 67º 24`). Se hace especial énfasis sobre diversas estructuras sedimentarias post deposicionales reconocida y se discute su posible origen a partir de fenómenos de licuefacción de arenas saturadas en agua durante eventos sísmicos.Las terrazas cuaternarias del área del volcán Carachipampa representan ambientes sedimentarios de tipo lacustre restringido con interacción de campos de dunas eólicas. En un perfil de detalle se pueden reconocer cinco facies principale:Facies de limo –arcillitas (Flm ): Cuerpos tabulares de color marrón claro y espesores de 40 a 5 cm. Internamente son laminadas a macizas y la porosidad es muy baja. El predominio de materiales finos y laminación indica sedimentación marginal por decantación. Facies de areniscas finas laminadas (S h ): Cuerpos tabulares con espesores de ~ 60 cm y de color marróngrisáceo. Internamente muestran laminación paralela y estratificación cruzada de bajo ángulo. Presentan pobre selección, con una fábrica matriz soportada y un % de poros muy bajo. Los clástos son fragmentos líticos de vulcanitas y rocas metamórficas. La ausencia de evidencias de acreción lateral, la geometría tabular de las areniscas y sus estructuras internas indican una depositación en mantos de crecida (sheet floods). Facies de areniscas medias con estratificación cruzada(St): Cuerpos tabulares de espesores de 1 a 0.3 m compuestos por areniscas volcanolíticas bien seleccionadas de colores negros. Internamente presentan estratificación cruzada con terminaciones asintóticas hacia la base y una muy buena selección. Muestra gran madurez textural y una fábrica clasto soportada sin matriz intersticial. A partir del grado de selección y estructuras sedimentarias presentes, se las interpreta como depósitos de origen eólico. Facies de lentes de gravas (Gcg): Cuerpos lenticulares con espesores aprox. de 25 cm. Internamente tienen gradación normal y una mala selección. La fábrica varía de clasto soportada a matriz soportada. Los clastos tienen tamaños entre 2 a 7 cm y son subredondeados. La morfología lenticular de los cuerpos, su arreglo interno y características texturales, indican que se trata de depósitos canalizados asociados a flujos turbulentos a hiperconcentrados. Facies de gravas masivas mantiformes (Gmm): Se trata de materiales aluviales gravosos mal seleccionado y texturalmente inmaduro que constituye la planicie aluvial actual. Diques clásticos: Inyecciones verticales y horizontales de material arenoso de la facies St en los sedimentos arcillosos limosos suprayacentes de la facies Flm. Presentan morfologías tubulares o tabulares y se extienden verticalmente hasta 1 m y lateralmente 0.80 m. Los diques incluyen fragmentos tabulares de la facies Flm. orientados en forma paralela a las paredes del dique. Las inyecciones de diques clásticos pueden producirse por perdida de la resistencia a la cizalla de un nivel arenoso saturado en agua y la consiguiente transformación desde un material sólido a uno viscoso. Las arenas se comportan prácticamente como un fluido y se inyectan en niveles superiores, asistidas por un diferencial de presión (Obermeier, 1996). Este fenómeno denominado licuefacción puede ser detonado por el paso cíclico de ondas sísmicas. En su movimiento, las ondas sísmicas, transfieren un esfuerzo de cizalla al material granular saturado en agua, el cual pierde el soporte mutuo entre granos. La pérdida del soporte intergranular es debida a que las cargas aplicadas se trasmiten al agua intersticial, aumentando súbitamente la presión de poros. De esta forma la presión de los poros excede la fuerza que mantenía el contacto entre granos, provocando la suspensión de los granos en el fluido poral (agua). Estructuras en almohadilla (pilow structure): Se trata de estructuras cóncavas hacia arriba, de 2 m de ancho y 0,70 m de alto. Se desarrollan en los niveles limo arcillosos de la facies Flm y siempre sobre los niveles de arena eólica de la facies St con evidencias de licuefacción. Estructuras similares son interpretadas normalmente como generadas por sobrecarga. Sin embargo diversos autores adjudican un origen asociados a eventos sísmicos para algunas estructuras de este tipo (Rodríguez-Pascua, 2000). En este caso se interpreta que la licuefacción de las arenas eólicas de la facies St y su posterior escape hacia niveles superiores generando diques clásticos, producen el plegamiento plástico e hundimiento del material arcillosos suprayacente de las facies Flm. Debido a que no existe un gradiente de densidades inestable, entre los materiales suprayacente y subyacentes se descarta un origen debido a sobrecarga. Depresiones rellenas por depósitos brechosos.: En el perfil estudiado se reconoce un cuerpo brechoso separado por contactos netos y discordantes al resto de la estratigrafía descripta. En una vista en planta presenta una forma elíptica con una dimensión de 10 m x 25 m En una sección vertical tiene forma cóncava asimétrica. Internamente tiene aspecto brechado, mal seleccionado, con bloques subangulosos de color marrón grisáceo, compuestos por arenas finas de las facies Sh y bloques subredondeados de colores crema compuestos por limo-arcillitas de las facies Flm. El tamaño de los bloques varía, desde 4 a 70 cm. La matriz está compuesta por areniscas volcanolíticas medias similares a la facies St. La fábrica varía de clasto sostenidos a matriz sostenida. Se pueden observar bloques pequeños de formas elongadas que se acomodan con sus ejes mayores paralelos a la superficie de bloques mayores. El aspecto caótico brechiforme y el origen local de los clastos que lo constituyen, permiten inferir que se trata de un depósito generado prácticamente in situ. La presencia de estructuras sedimentarias post deposicionales que indican estado fluido para la arena que constituye en parte la matriz, permiten inferir que la generación de estos depósito brechosos esta relacionada con el fenómeno de licuefacción de las arenas eólicas de la facies St. La morfología del depósito y sus límites discordantes con el resto de la estratigrafía, sugiere que este material brechoso es el relleno de una depresión “excavada” en la secuencia estratigráfica previa de las terrazas. Teniendo en cuenta las evidencias mencionadas de arenas en estado fluido, es muy posible que estos depósitos sean el relleno de un cráter de licuefacción (Obermeier , 1996). Los cráteres de licuefacción se forman cuando arenas licuadas se inyectan súbitamente hacia los niveles superiores fragmentando las capas superiores. La matriz del depósito esta formada por las arenas licuefaccionadas y los clastos por lo fragmentos de las capas suprayacentes de las facies Flm y Sh. Se identificó la presencia de un ambiente deposicional lacustre restringido, favorable para generación y preservación de sismitas (Ricci Lucchi, 1995). Dentro de la sucesión estratigráfica existen sedimentos con alta susceptibilidad a ser afectados por fenómenos de licuefacción, como son arenas eólicas bien seleccionadas con empaquetamiento abierto (Obermeier, 1996). En la región se reconocen numerosas evidencias que indican que los afloramientos descriptos se ubican dentro de un área sismicamente activa. Esto permite interpretar a las estructuras sedimentarias post deposicionales, tales como, diques clásticos, estructuras de carga y cráteres de licuefacción, presentes en las terrazas cuaternarias del área del volcán Carachipampa, como generadas por el paso de ondas sísmicas durante un terremoto. El fenómeno principal actuante sería la licuefacción de arenas saturadas en agua. Es importante destacar que en el área donde afloran los depósitos estudiados se ha desarrollado una importante actividad volcánica durante el cuaternario (aprox. 70 – 10 ka, Arnosio et al 2008) que sería contemporánea con la actividad símica mencionada. Por lo que no se descarta un origen Vulcanotectónico para la misma.et al. 1989), por ello es válido considerar que la actividad sísmica durante el cuaternario debió ser importante, posiblemente continua y activa. Sin embargo, no existe un registro detallado y extendido en el tiempo de la actividad sísmica de la región. En este sentido, cuando se pretende analizar la paleosismicidad de una región y se carece de datos sísmicos históricos, se puede recurrir al estudio de estructuras generadas por la disrupción del terreno ante el paso de las ondas sísmicas. En el presente trabajo, se realiza un análisis de facies de terrazas cuaternarias aflorantes en las inmediaciones del volcán Carachipampa, Puna Austral, provincia de Catamarca (26º 30` - 67º 24`). Se hace especial énfasis sobre diversas estructuras sedimentarias post deposicionales reconocida y se discute su posible origen a partir de fenómenos de licuefacción de arenas saturadas en agua durante eventos sísmicos.Las terrazas cuaternarias del área del volcán Carachipampa representan ambientes sedimentarios de tipo lacustre restringido con interacción de campos de dunas eólicas. En un perfil de detalle se pueden reconocer cinco facies principale:Facies de limo –arcillitas (Flm ): Cuerpos tabulares de color marrón claro y espesores de 40 a 5 cm. Internamente son laminadas a macizas y la porosidad es muy baja. El predominio de materiales finos y laminación indica sedimentación marginal por decantación. Facies de areniscas finas laminadas (S h ): Cuerpos tabulares con espesores de ~ 60 cm y de color marróngrisáceo. Internamente muestran laminación paralela y estratificación cruzada de bajo ángulo. Presentan pobre selección, con una fábrica matriz soportada y un % de poros muy bajo. Los clástos son fragmentos líticos de vulcanitas y rocas metamórficas. La ausencia de evidencias de acreción lateral, la geometría tabular de las areniscas y sus estructuras internas indican una depositación en mantos de crecida (sheet floods). Facies de areniscas medias con estratificación cruzada(St): Cuerpos tabulares de espesores de 1 a 0.3 m compuestos por areniscas volcanolíticas bien seleccionadas de colores negros. Internamente presentan estratificación cruzada con terminaciones asintóticas hacia la base y una muy buena selección. Muestra gran madurez textural y una fábrica clasto soportada sin matriz intersticial. A partir del grado de selección y estructuras sedimentarias presentes, se las interpreta como depósitos de origen eólico. Facies de lentes de gravas (Gcg): Cuerpos lenticulares con espesores aprox. de 25 cm. Internamente tienen gradación normal y una mala selección. La fábrica varía de clasto soportada a matriz soportada. Los clastos tienen tamaños entre 2 a 7 cm y son subredondeados. La morfología lenticular de los cuerpos, su arreglo interno y características texturales, indican que se trata de depósitos canalizados asociados a flujos turbulentos a hiperconcentrados. Facies de gravas masivas mantiformes (Gmm): Se trata de materiales aluviales gravosos mal seleccionado y texturalmente inmaduro que constituye la planicie aluvial actual. Diques clásticos: Inyecciones verticales y horizontales de material arenoso de la facies St en los sedimentos arcillosos limosos suprayacentes de la facies Flm. Presentan morfologías tubulares o tabulares y se extienden verticalmente hasta 1 m y lateralmente 0.80 m. Los diques incluyen fragmentos tabulares de la facies Flm. orientados en forma paralela a las paredes del dique. Las inyecciones de diques clásticos pueden producirse por perdida de la resistencia a la cizalla de un nivel arenoso saturado en agua y la consiguiente transformación desde un material sólido a uno viscoso. Las arenas se comportan prácticamente como un fluido y se inyectan en niveles superiores, asistidas por un diferencial de presión (Obermeier, 1996). Este fenómeno denominado licuefacción puede ser detonado por el paso cíclico de ondas sísmicas. En su movimiento, las ondas sísmicas, transfieren un esfuerzo de cizalla al material granular saturado en agua, el cual pierde el soporte mutuo entre granos. La pérdida del soporte intergranular es debida a que las cargas aplicadas se trasmiten al agua intersticial, aumentando súbitamente la presión de poros. De esta forma la presión de los poros excede la fuerza que mantenía el contacto entre granos, provocando la suspensión de los granos en el fluido poral (agua). Estructuras en almohadilla (pilow structure): Se trata de estructuras cóncavas hacia arriba, de 2 m de ancho y 0,70 m de alto. Se desarrollan en los niveles limo arcillosos de la facies Flm y siempre sobre los niveles de arena eólica de la facies St con evidencias de licuefacción. Estructuras similares son interpretadas normalmente como generadas por sobrecarga. Sin embargo diversos autores adjudican un origen asociados a eventos sísmicos para algunas estructuras de este tipo (Rodríguez-Pascua, 2000). En este caso se interpreta que la licuefacción de las arenas eólicas de la facies St y su posterior escape hacia niveles superiores generando diques clásticos, producen el plegamiento plástico e hundimiento del material arcillosos suprayacente de las facies Flm. Debido a que no existe un gradiente de densidades inestable, entre los materiales suprayacente y subyacentes se descarta un origen debido a sobrecarga. Depresiones rellenas por depósitos brechosos.: En el perfil estudiado se reconoce un cuerpo brechoso separado por contactos netos y discordantes al resto de la estratigrafía descripta. En una vista en planta presenta una forma elíptica con una dimensión de 10 m x 25 m En una sección vertical tiene forma cóncava asimétrica. Internamente tiene aspecto brechado, mal seleccionado, con bloques subangulosos de color marrón grisáceo, compuestos por arenas finas de las facies Sh y bloques subredondeados de colores crema compuestos por limo-arcillitas de las facies Flm. El tamaño de los bloques varía, desde 4 a 70 cm. La matriz está compuesta por areniscas volcanolíticas medias similares a la facies St. La fábrica varía de clasto sostenidos a matriz sostenida. Se pueden observar bloques pequeños de formas elongadas que se acomodan con sus ejes mayores paralelos a la superficie de bloques mayores. El aspecto caótico brechiforme y el origen local de los clastos que lo constituyen, permiten inferir que se trata de un depósito generado prácticamente in situ. La presencia de estructuras sedimentarias post deposicionales que indican estado fluido para la arena que constituye en parte la matriz, permiten inferir que la generación de estos depósito brechosos esta relacionada con el fenómeno de licuefacción de las arenas eólicas de la facies St. La morfología del depósito y sus límites discordantes con el resto de la estratigrafía, sugiere que este material brechoso es el relleno de una depresión “excavada” en la secuencia estratigráfica previa de las terrazas. Teniendo en cuenta las evidencias mencionadas de arenas en estado fluido, es muy posible que estos depósitos sean el relleno de un cráter de licuefacción (Obermeier , 1996). Los cráteres de licuefacción se forman cuando arenas licuadas se inyectan súbitamente hacia los niveles superiores fragmentando las capas superiores. La matriz del depósito esta formada por las arenas licuefaccionadas y los clastos por lo fragmentos de las capas suprayacentes de las facies Flm y Sh. Se identificó la presencia de un ambiente deposicional lacustre restringido, favorable para generación y preservación de sismitas (Ricci Lucchi, 1995). Dentro de la sucesión estratigráfica existen sedimentos con alta susceptibilidad a ser afectados por fenómenos de licuefacción, como son arenas eólicas bien seleccionadas con empaquetamiento abierto (Obermeier, 1996). En la región se reconocen numerosas evidencias que indican que los afloramientos descriptos se ubican dentro de un área sismicamente activa. Esto permite interpretar a las estructuras sedimentarias post deposicionales, tales como, diques clásticos, estructuras de carga y cráteres de licuefacción, presentes en las terrazas cuaternarias del área del volcán Carachipampa, como generadas por el paso de ondas sísmicas durante un terremoto. El fenómeno principal actuante sería la licuefacción de arenas saturadas en agua. Es importante destacar que en el área donde afloran los depósitos estudiados se ha desarrollado una importante actividad volcánica durante el cuaternario (aprox. 70 – 10 ka, Arnosio et al 2008) que sería contemporánea con la actividad símica mencionada. Por lo que no se descarta un origen Vulcanotectónico para la misma.