TTE294

Caracterización Estructural del valle de Reigolil, IX región de la Araucanía, Chile.

Trabajo de Título para Optar al título de Geólogo

NIKOLAS ALEXANDRO ZAMBRANO JARA

PROFESORA GUÍA: Dra. ELISA LEONOR RAMÍREZ SÁNCHEZ

Temuco, 2024

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Comisión Examinadora

Este examen de Título ha sido realizado en el Departamento de Obras Civiles y Geología de la Facultad de ingeniería

MINISTRO DE FE

Haroldo Luis Lledó Vásquez Geólogo y Ph.D Universidad de Chile Universidad Católica de Temuco

PROFESORA GUÍA

Elisa Leonor Ramírez Sánchez Geóloga y Ph.D Universidad de Chile Universidad Católica de Temuco.

PROFESORA INFORMANTE

Pamela Viviana Pérez Flores Geóloga y Ph,D Pontificia Universidad Católica de Chile. CIGEA LTDA .

PROFESOR INFORMANTE

Roberto José Torres Hoyer Ingeniero Geólogo y M.Sc. Universidad de Los Andes. Universidad Católica de Temuco.

Temuco, 2024

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A mi familia...

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AGRADECIMIENTOS

En primer lugar, agradecer a los miembros de mi comisión, comenzando con la profesora Elisa, por apoyarme en cada etapa de este trabajo, con sus opiniones, revisiones, en terreno, respondiendo mis dudas. Agradecer por su excelente disposición en todo el proceso, desde el inicio hasta la titulación. Muchas gracias. Agradezco también a la profesora Pamela, por sus valiosas opiniones, correcciones y su gran disposición a compartir sus conocimientos sobre algunos temas expuestos en este trabajo. Muchas gracias. Finalmente, al profesor Roberto, por sus observaciones y correcciones, que pudieron dar un mayor realce a este trabajo, muchas gracias. Agradecer también a los profesores que fueron parte de esta etapa universitaria, en especial al profesor Haroldo, por ayudarme en mi etapa de práctica, resolviendo mis dudas y compartir sus conocimientos sobre el espectrómetro LIBS-Raman. A mi familia, por siempre apoyarme en este proceso de vida universitaria, por darme todas las herramientas necesarias para enfrentar de la mejor manera posible esta etapa. Muchas gracias A Marcela, por su amistad durante toda la u, y por su amor en estos mas de dos años y medio juntos. Por ser un apoyo en tiempos de adversidad, una compañera en las buenas y en las malas, gracias por los apapachos, acompañarme en las salidas a terreno de este trabajo, darme animo cuando todo parecía mal, por ser un pilar importante en mi vida. muchas gracias, Te Amo <3. Agradecer a la familia de Marcela, por su apoyo, sus buenas vibras, acogerme como uno más de su familia y acompañarme en este proceso, muchas gracias. A mi tío Lucho, tía Vero, Josi, Damaris y Amparito, por abrirme las puertas de su casa para llegar a descansar cada día de las campañas de terreno. Muchas gracias. Agradecer a cada una de las personas con las cuales compartí durante toda esta etapa, riendo, sufriendo, jugando, copuchando, estudiando y así un sinfín de cosas más, especialmente me gustaría mencionar a Tola, Nico, Maca, Pelon, Feña, Cris, Kattia, Jose, Pasmiño, Belén, Pelao, Alexis, Dondi, Paula, Vicencio, Nadador, Sole. Quizás se me escape alguno, pero solo decir que todas las personas que conocí, son personas de bien, y espero que cada una pueda cumplir todo lo que alguna vez me contaron en las tantas conversaciones de pasillo, que puedan ser felices. Muchas gracias a todos por ser parte de mi vida. Finalmente, agradecer al niño curioso que siempre se preguntó porque habían “piedritas” brillantes, de distintos colores y formas, y que siempre se llevaba un par para guardar de recuerdo en su casita. A mi tía Margarita, por acogerme en su casa gran parte de la universidad. Muchas gracias.

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ÍNDICE DE CONTENIDOS AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................. 3 RESUMEN .............................................................................................................................. 11 ABSTRACT............................................................................................................................. 12 CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ..........................................................................................13 1.1 Planteamiento del problema ........................................................................................... 13 1.2 Ubicación y accesos ....................................................................................................... 14 1.3 Objetivos ........................................................................................................................ 15 1.3.1 Objetivo general ...................................................................................................... 15 1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................................... 15 1.4 Hipótesis ......................................................................................................................... 16 CAPÍTULO 2: MARCO GEOTECTÓNICO ..........................................................................17 2.1 Tectónica regional .......................................................................................................... 17 2.1.1 Sistema de Fallas Liquiñe Ofqui (SFLO) ................................................................17 2.1.2 Falla Reigolil Pirihueico (FRP) ............................................................................... 17 2.1.3 Fallas Transversales a los Andes (ATF)..................................................................18 2.2 Geología local ................................................................................................................ 19 2.2.1 Complejo Intrusivo Maichín (Kgm) Cretácico inferior...........................................19 2.2.2 Granitoides Reigolil (Kgr) Cretácico superior. .......................................................20 2.2.3 Estratos de Relicura (Par) Paleoceno....................................................................... 20 2.2.4 Granitoides Trancura (Mgt) Mioceno superior .......................................................20 2.2.5 Complejo intrusivo Huerquehue (Mgh) Mioceno superior .....................................21 2.2.6 Formación Curarrehue (Pc) Plioceno ...................................................................... 21 2.2.7 Estratovolcanes antiguos (Plimv) Pleistoceno inferior a medio. .............................21 2.2.8 Lavas y rocas volcanoclásticas (Plmsv) Pleistoceno medio a superior ...................22 2.2.9 Depósitos de la glaciación Llanquihue (Plm1) Pleistoceno superior ......................22 2.2.10 Lavas Tardiglaciares (Plhv) Pleistoceno superior alto - Holoceno .......................22 2.2.12 Lavas y conos piroclásticos recientes (Hv) Holoceno...........................................23 CAPÍTULO 3: MARCO TEÓRICO........................................................................................25 3.1 Conceptos teóricos para la aplicación de la metodología ..............................................25 3.1.1 Conceptos básicos.................................................................................................... 25 CAPITULO 4: METODOLOGÍA ...........................................................................................28 4.1 Trabajo de Gabinete ....................................................................................................... 28 4.1.1 Revisión bibliográfica.............................................................................................. 28

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4.1.2 Preparación de terreno ............................................................................................. 28 4.1.3 Trabajo post terreno................................................................................................. 28 4.2 Trabajo de Terreno ......................................................................................................... 28 4.3 Análisis cinemático..................................................................................................... 29 4.4 Análisis Dinámico ...................................................................................................... 30 4.5 Análisis de modelos digitales de elevación.................................................................... 32 4.6 Perfiles swath ................................................................................................................. 32 4.7 Fotogrametría con dron .................................................................................................. 34 CAPÍTULO 5: RESULTADOS............................................................................................... 36 5.1 Sitios estructurales.......................................................................................................... 36 5.1.2 Sitio 2....................................................................................................................... 38 5.1.3 Sitio 3....................................................................................................................... 40 5.1.4 Sitio 4....................................................................................................................... 41 5.1.5 Sitio 5....................................................................................................................... 43 5.1.6 Sitio 6....................................................................................................................... 45 5.1.7 Sitio 7....................................................................................................................... 47 5.1.8 Sitio 8....................................................................................................................... 48 5.1.9 Sitio 9....................................................................................................................... 49 5.1.10 Sitio 10................................................................................................................... 51 5.2 Análisis de diques........................................................................................................... 52 5.3 Análisis dinámico regional............................................................................................. 53 5.4 Análisis topográfico y swath .......................................................................................... 54 5.4.1 Mapa de lineamientos .............................................................................................. 54 5.4.2 Análisis Sector Quiñenahuin ................................................................................... 55 5.4.3 Perfil swath regional ................................................................................................ 57 5.5 DEM de alta resolución.................................................................................................. 59 5.5.1 Área 1 ...................................................................................................................... 59 5.5.2 Área 2 ...................................................................................................................... 62 5.6 Análisis geomorfológico. ............................................................................................... 63 CAPÍTULO 6: DISCUSIONES............................................................................................... 65 6.1 Análisis de esfuerzos ...................................................................................................... 65 6.1.1 Régimen tectónico NE-SW ..................................................................................... 65 6.1.2 Régimen tectónico E-W........................................................................................... 66

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6.1.3 Régimen tectónico NW-SE ..................................................................................... 67 6.2 Análisis de sitios............................................................................................................. 68 6.3 Análisis de diques........................................................................................................... 69 6.4 Análisis topográfico ....................................................................................................... 71 6.5 Falla sector norte ............................................................................................................ 73 6.6 Lineamiento volcánico NE-SW ..................................................................................... 75 6.7 Implicancias con el riesgo en el área.............................................................................. 76 6.8 Modelo estructural.......................................................................................................... 77 CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES ..........................................................................................79 CAPITULO 8: BIBLIOGRAFIA ............................................................................................ 81 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Modelo generalizado de partición de la deformación para una convergencia oblicua, en este caso ejemplificado para la placa de nazca y sudamericana para el centro sur de Chile. (Extraído y modificado de Rowland y Rhys, 2020) ................................................................13 Figura 2. Mapa de ubicación del área de estudio.....................................................................15 Figura 3. Contexto regional del área de estudio (recuadro rojo). (Extraído y modificado de Rosenau et al., 2006). .............................................................................................................. 18 Figura 4. Mapa geológico del área de estudio, modificado de Moreno y Lara 2008. .............24 Figura 5. Diagrama de bloques del Datum de fallas................................................................25 Figura 6. Diagrama de bloques con los movimientos relativos de los tres tipos de falla, además se muestra la dirección de los esfuerzos que se aplican a cada uno, en la parte inferior se observan diagramas solución simplificados con la ubicación de los esfuerzos. (Extraído y modificado de Rowland y Rhys, 2020).................................................................................... 27 Figura 7. Criterios de deformación frágil de Petit, (1987). (Fossen, 2016). ............................27 Figura 8. A: Ubicación de los ejes de acortamiento y extensión máximos en un plano. B: Los mismos datos anteriores ubicados en la red estereográfica. (A: eje de acortamiento; E: eje de extensión; F: plano de falla; P: polo de la falla; e: estría; M: plano de movimiento; i: sentido de movimiento del bloque colgante. (Niemeyer, 2008). ..............................................................29 Figura 9. Clasificación del régimen tectónico en relación al radio de estrés (φ). Modificado de Ritz (1994). .............................................................................................................................. 30 Figura 10. Estereogramas de los esfuerzos calculados representados por “tadpoles”. Estereograma de la izquierda representa a σ 1 y estereograma de la derecha representa a σ 3 .. 31

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7 Figura 11. Ventana de datos de MIM. A: estereograma de los datos mostrando los planos y estrías de fallas. En forma de triangulo se ubica σ 1 y en forma de estrella se ubica σ 3 B: Cuadro resumen de datos. C: histograma Misfit Angles ....................................................................... 32 Figura 12. A: Rectángulo gris señala la franja swath , es decir el área que abarca la elaboración de perfiles paralelos al perfil principal (línea roja). B: Perfil swath de la figura 11, En color naranjo representa la altura máxima, en color verde la altura mínima, En color calipso están representados los cuartiles Q1 y Q3, la línea azul central corresponde a la media. Las líneas menores de color gris representan cada uno de los perfiles solapados entre ellos, en este ejemplo corresponde a un total de 40 perfiles solapados....................................................................... 33 Figura 13. Ilustración del método Structure From Motion, los puntos de colores corresponden a los puntos claves o los puntos con características similares en las distintas fotografías, mientras que los puntos de control son coordenadas en X, Y, Z tomadas de forma diferida. Imagen extraída de Astudillo-Sotomayor, 2023. .....................................................................34 Figura 14 . Mapa de ubicaciones de los sitios estructurales, además se detalla los distintos afloramientos visitados. ........................................................................................................... 36 Figura 15. A: vista general del afloramiento. B: vista en detalle del plano de falla. C: Esquematización del plano de falla remarcando algunos componentes importantes, destacan algunas estrías, escalones y relleno mineral de calcita. La fecha en el plano indica la dirección de movimiento del bloque presente. ........................................................................................ 37 Figura 16. Resumen de los datos del sitio 1. A: Estereogramas de fallas. B: Estereogramas de vetillas. C: Ubicación sitio 1 en cuadro rojo............................................................................ 38 Figura 17. Análisis cinemático para el sitio 1. A: Estereograma de planos y estrías. B: Diagrama P y T. C: Diagrama solución sitio 1......................................................................................... 38 Figura 18. Vista del depósito principal del sitio 2. A y B: Detalle de fallas principales dentro del depósito con su respectivo esquema. ................................................................................. 39 Figura 19. A: Estereograma de las fallas del sitio 2. B: mapa ubicación sitio 2 en cuadro rojo .................................................................................................................................................. 39 Figura 20. A: Vista general afloramiento. B: Esquematización afloramiento, señalando puntos importantes dentro del mismo. C y D: Detalle de milonitización............................................40 Figura 21. Resumen de los datos del sitio 3. A: Estereograma de fallas. B: estereograma de diques. C: estereograma de diaclasas. D: Ubicación sitio 3 en cuadro rojo. ...........................41 Figura 22. Detalle de un rodado de milonita arrastrado por el estero......................................42 Figura 23. Resumen de los datos del sitio 4. A: Estereograma de fallas. B: Estereograma de diques. C: Ubicación del sitio en color rojo............................................................................. 42

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Figura 24. A: Vista general del afloramiento principal del sitio 5. B: Esquematización del afloramiento, se dibuja la ubicación de los dos diques presentes y detalles de dos áreas dentro del primero. C: Detalle del afloramiento, destaca alta percolación de agua y alto fracturamiento de roca (se presume una falla, pero no se logró encontrar su plano). D: Pequeño plano de falla, se destacan escalones con mineralización. Fecha señala movimiento del bloque presente. E: Detalle de plano de falla relleno con cataclasita. F: Vetilla de clorita. (E y F pertenecen a un afloramiento distinto al de la imagen A.)................................................................................. 43 Figura 25. Redes estereográficas pertenecientes a los datos del sitio 5. A: Estereogramas de fallas. B: Diagrama de roseta de las fallas presentes en el afloramiento. C: Estereograma de diques. D: Estereograma de diaclasas. E: Estereograma de vetillas. F: Ubicación sitio 5 mostrada en cuadro rojo........................................................................................................... 44 Figura 26. Resumen del análisis cinemático del sitio 5. A: Planos de falla con sus respectivas estrías. B: Diagrama P y T. C y D: Diagramas solución para el sitio 5. .................................. 45 Figura 27. Deposito sedimentario dentro del sitio 6. A: vista general del depósito. B: Esquema de detalle del depósito. C y D: Detalle de zonas de interés dentro del depósito. ....................46 Figura 28. Resumen de datos del sitio 6. A: Estereograma de fallas. B: Estereograma de diques. C: Estereograma de diaclasas. D: Ubicación sitio 6 en cuadro rojo. .......................................46 Figura 29. Afloramiento principal sitio 7. A: vista general del afloramiento. B: Esquematización del contacto de las unidades dentro del afloramiento..................................47 Figura 30. Resumen de los datos recolectados en el sitio 7. A: Estereograma de fallas B: Estereograma de diques C: Estereograma de diaclasas. D: Ubicación del sitio 7 en cuadro rojo. .................................................................................................................................................. 48 Figura 31. Estereogramas de los datos recolectados. A: Estereograma de fallas. B: Estereograma de diques. C: Estereograma de diaclasas. D: Estereograma de vetillas. E: Ubicación sitio 8 en cuadro rojo. ............................................................................................. 49 Figura 32. A: vista general de uno de los dos afloramientos que compone el sitio 9. B: Detalle del núcleo de falla, el cual posee roca altamente fracturada, formando salbanda, no es posible medir un plano. C: Detalle de la zona de daño, se observan roca fracturada aun integra en pequeños bloques, aunque se encuentra obliterada posiblemente por alguna alteración. Destacan acumulación de oxidación en las fracturas, es posible observar también vetillas de oxido. ....................................................................................................................................... 50 Figura 33. Resumen de los datos del sitio 9. A: Estereograma de fallas B: Estereograma de diaclasas. C: Ubicación sitio 9 en cuadro rojo ......................................................................... 50

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Figura 34. Detalles del sitio 10. A y B: corresponden al mismo afloramiento, pero en diversos sectores, en el esquema de B, las líneas señalan diaclasas en dirección aproximada N38E, estas cortan el afloramiento así de forma paralela. C: Detalle de una falla la cual presenta salbanda. D: Detalle de falla la cual presenta salbanda y produce meteorización esferoidal en rocas circundantes. E: Plano de falla con presencia de estrías, fecha indica movimiento bloque presente. ................................................................................................................................... 51 Figura 35. Resumen de los datos del sitio 10. A: Estereograma de fallas. B: estereograma de diques C: Estereograma de diaclasas. D: Ubicación de sitio 10 en cuadro rojo. .....................52 Figura 36. Resumen de datos de diques en el área de estudio. A: Estereograma de todos los diques medidos. B: Diagrama de roseta de los planos de diques.............................................52 Figura 37. A: estereogramas pareados σ 1 y σ 3 con los estados de estrés resultantes del análisis dinamico regional. B: Histograma del radio de estrés. C,D y E: Soluciones del campo de estrés obtenidas del análisis regional, cada solución se acompaña con su respectivo σ 1 (triangulo), σ 3 (estrella) y su grafico de misfit Angle. ..................................................................................... 53 Figura 38. Mapa de lineamientos............................................................................................. 54 Figura 39 . A: Área del perfil swath en el sector de Quiñenahuin. B: Perfil swath del área anterior. .................................................................................................................................... 55 Figura 40. A: contacto unidades Complejo intrusivo Maichín (Kgm) y Formación Curarrehue (Pc). A´: Esquema de A, Línea segmentada indica traza inferida de falla. Círculos indican desplazamiento aparente. B: Cambio en el curso natural del rio. B´: Línea segmentada indica traza inferida y las fechas el desplazamiento aparente. C: Contexto general del área, línea segmentada y flechas verticales indican traza inferida, las flechas paralelas indican desplazamiento aparente. Recuadros indican lugares de fotografías A y B. ...........................56 Figura 41. Mapa topográfico del área de estudio y alrededores, se destaca el área swath sombreada junto con el perfil base A-A´. ................................................................................ 57 Figura 42. Perfil swath regional, se señalan los lineamientos principales respondiendo a cambios en la topografía media y la ubicación relativa dentro del perfil. ...............................58 Figura 43. Mapa topográfico regional, la línea segmentada indicaría el límite entre ambas vertientes. ................................................................................................................................. 59 Figura 44. A: Hillshade elaborado en base al DEM de la zona. B: Mapa de orientación de ladera realizado con la finalidad de poder observar la división de pendientes correctamente. ..........60 Figura 45. Hillshade con los trazos de donde se realizaron los distintos perfiles, los cuales se pueden observar en la parte inferior de la figura. Escala vertical exagerada...........................61

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10 Figura 46. Hillshade elaborado a partir del levantamiento fotogramétrico del sitio 2. En la parte inferior de la figura se encuentran los respectivos perfiles trazados de A-A´ y B-B´, las flechas indican la ubicación de la depresión topográfica y la posible traza. Escala vertical exagerada. .................................................................................................................................................. 62 Figura 47. Morfologías en distintas zonas del valle, se da énfasis principal a la forma de los valles y la morfología del rio. .................................................................................................. 63 Figura 48. A: Zona altamente diaclasada en una ladera de montaña. B: Facetas triangulares 64 Figura 49. Comparación de estados de esfuerzo obtenidos en sectores cercanos al área de estudio. A: Este trabajo. B y C: Figuras extraídas de Cembrano et al. (2007) las cuales representan los sectores aledaños al lago Caburgua y los Añiques (Liquiñe) respectivamente. .................................................................................................................................................. 65 Figura 50. Comparación del evento plioceno. A: Este trabajo. B, C y D: Lavenu y Cembrano (1999) ....................................................................................................................................... 67 Figura 51. Comparación de régimen de esfuerzo NW-SE. A: Este trabajo; B: patrón de esfuerzos secundario obtenido para el Volcán Planchón Peteroa desde datos de falla. C: Patrón de esfuerzo principal para el volcán Villarrica obtenido a partir de mecanismos focales de sismos (Extraído y modificado de Pérez-Estay et al., 2023). ................................................. 68 Figura 52. Mapa de orientaciones de las principales estructuras medidas en el área de estudio ubicadas espacialmente. A: Fallas. B: Diques ......................................................................... 69 Figura 53. Análisis de emplazamientos para esfuerzos de dirección NW-SE realizados en Pérez-Estay et al. (2023). A: Patrón de estrés NW-SE. B: Tendencia de emplazamiento de diques y vetillas bajo el régimen de la figura A. C: Hipótesis 1 para emplazamiento NW. D: Hipótesis 2 para emplazamiento NW. Figuras extraídas y modificadas de Pérez-Estay et al. (2023) ....................................................................................................................................... 71 Figura 54. Perfil de drenaje del rio Trancura. B: Perfil swath realizado en el paralelo 39°S, cercano al área de estudio. Extraído de Lara et al., 2008 ........................................................ 72 Figura 55. Ubicación y traza inferida de la falla flor del valle. A: DEM general del área con la traza inferida. B: Hillshade elaborado a partir de levantamiento fotogramétrico. C: Fotografía aérea del sitio 2 (imagen no referenciada). .............................................................................. 74 Figura 56. A, B y C: Algunos ejemplos de volcanismo cinemáticamente acoplado al régimen tectónico actual. D: geometría de las asociaciones volcánicas acopladas. VR: Villarrica; CLV: Carrán-Los venados; OS: Osorno; PT: Puntiagudo. (extraído y modificado de Cembrano y Lara, 2009) ............................................................................................................................... 75 Figura 57. Modelo estructural del área de estudio. ..................................................................78

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RESUMEN El valle de Reigolil, ubicado aproximadamente en los 39°S en el intra arco de la zona volcánica sur (ZVS), presenta una orientación N-S extendiéndose por casi 40 kilómetros, hacia el oeste se encuentra la traza principal del sistema de fallas de Liquiñe Ofqui (SFLO), de cinemática transpresiva dextral con más de 1.200 km de largo, encargado de acomodar la deformación provocada con la subducción oblicua y controlar la circulación de fluidos magmáticos e hidrotermales a lo largo de la ZVS. Dentro de este sistema se incluye la falla Reigolil Pirihueico (FRP), presente en el valle de Reigolil. Con la finalidad de obtener más y nuevos antecedentes de las características estructurales del área, se realizaron diversas campañas de terreno para la recolección de datos de estructuras presentes, además se realizaron levantamientos topográficos de áreas específicas para evaluar posibles cambios en el relieve que indicaran actividad tectónica actual. Con los datos se realizó un análisis de esfuerzo regional para el área de estudio. Los resultados obtenidos muestran evidencia concordante con los sistemas estructurales mayores presentes en el área, las fallas se orientan preferentemente en dirección NE-SW, N-S y NW-SE, las dos primeras orientaciones asociadas a la FRP, mientras que la última orientación es evidencia de Fallas trasversales a los andes (ATF). Los diques observados también siguen tendencias similares, predominando orientaciones NW-SE y N-S, en menor grado se presentan orientaciones NE-SE. Además, se logró encontrar fallas en depósitos volcánicos de edad conocida, lo que acota el tiempo en el que ocurre la deformación de este mismo. En relación al análisis de esfuerzo, se obtuvieron tres direcciones, la principal de dirección σ 1 64/10 y σ 3 162/37, paralela al esfuerzo principal actual ocasionado por la subducción oblicua. El segundo esfuerzo de dirección σ 1 324/7 y σ 3 231/21, el que se asocia a la interacción con las ATF, reactivadas por el régimen de subducción actual. Finalmente, el último esfuerzo obtenido tiene una dirección de σ 1 81/14 y σ 3 204/66, el cual se asociaría al evento compresivo del Plioceno. Se concluye que la zona se encuentra dominada bajo el régimen actual de esfuerzos inducidos por la subducción oblicua, los resultados son concordantes con lo encontrado por otros autores a lo largo del SFLO. También se infiere la presencia de un esfuerzo local de dirección NW-SE, asociado a una estructura que formaría parte de las ATF, la cual podría actuar bajo ciertas etapas del ciclo sísmico de subducción, por su condición desacoplada del sistema principal actual. En cuanto a la evidencia encontrada en depósitos cuaternarios, es posible indicar que existe actividad tectónica reciente en el área, la cual se acota entre el presente hasta ca. 2900 AP.

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ABSTRACT The Reigolil valley, located approximately at 39°S in the intra-arc of the southern volcanic zone (SVZ), has a N-S orientation extending for almost 40 kilometers, to the west is the main trace of the Liquiñe Ofqui fault system (LOFS), with dextral transpressional kinematics with more than 1,200 km long, responsible for accommodating the deformation caused by oblique subduction and control the magmatic and hydrothermal fluids pathways along the SVZ. This system includes the Reigolil Pirihueico fault (RPF), present in the Reigolil valley. In order to obtain more and new information on the structural characteristics of the area, several field trips were carried out to collect data on the structures present, and topographic surveys of specific areas were carried out to evaluate possible changes in the relief that would indicate current tectonic activity. With the data, a regional stress analysis was performed for the study area. The results obtained show evidence consistent with the major structural systems present in the area, the faults are preferentially oriented NE-SW, N-S and NW-SE, the first two orientations associated with the RPF, while the last orientation is evidence of Andean Transverse Faults (ATF). The observed dykes also follow similar trends, predominantly NW SE and N-S orientations, and to a lesser degree NE-SE orientations. Furthermore, faults were found in volcanic deposits of known age, which delimits the time in which the deformation of these deposits occurred. In relation to the stress analysis, three directions were obtained, the main one of direction σ 1 64/10 and σ 3 162/37, parallel to the current main stress caused by oblique subduction. The second stress direction σ 1 324/7 and σ 3 231/21, which is associated with the interaction with the ATFs, reactivated by the current subduction regime. Finally, the last stress obtained has a direction of σ 1 81/14 and σ 3 204/66, which would be associated with the Pliocene compressional event. It is concluded that the zone is dominated under the current stress regime induced by oblique subduction, the results are consistent with those found by other authors along the LOFS. The presence of a local NW-SE direction stress is also inferred, associated to a structure that would be part of the ATF, which could act under certain stages of the subduction seismic cycle, due to its uncoupled condition from the current main system. As for the evidence found in Quaternary deposits, it is possible to indicate that there is recent tectonic activity in the area, which is bounded between the present and ca. 2900 BP.

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CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN

1.1 Planteamiento del problema El sur de Chile se encuentra emplazado dentro de una zona de subducción activa entre la placa de nazca y la placa sudamericana desde aproximadamente 28 Ma (Pardo-Casas y Molnar, 1987) la subducción es oblicua al margen, con un vector de dirección estimada de N78°E, con una tasa de subducción que varía en un promedio estimado de 66mm/año, mientras que el ángulo de subducción es de aproximadamente 20° (Angermann et al ., 1999). La subducción causa deformación, el mayor porcentaje de esta deformación se acomoda en la falla principal de la subducción, mientras que una parte menor de deformación se transfiere a la placa colgante ocurriendo un proceso de partición de la deformación (Allmendinger y González, 2010 en Astudillo-Sotomayor, 2023). La partición de la deformación produce diferentes configuraciones tectónicas a lo largo del territorio, esto depende de las características presentes en la placa, para el caso del sur de nuestro país, este proceso genera un sistema de fallas de rumbo intraplaca paralelo al margen, conocido como sistema de fallas de Liquiñe Ofqui (Fig. 1).

Figura 1. Modelo generalizado de partición de la deformación para una convergencia oblicua, en este caso ejemplificado para la placa de nazca y sudamericana para el centro sur de Chile. (Extraído y modificado de Rowland y Rhys, 2020) El Sistema de Fallas Liquiñe Ofqui (SFLO), corresponde a un sistema de fallas de intra arco con cinemática transpresiva dextral que se extiende por más de 1.200 km entre los 37.5° y los 47°S. Paralelo al margen con una orientación NS y NNE-SSW, la cual aparte de acomodar

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la deformación (Wang et al ., 2007), controla los mecanismos de ascenso y emplazamiento de magma de la zona volcánica sur (Cembrano et al .,1996; Cembrano y Lara, 2009). Este sistema ha sido ampliamente estudiado principalmente por su carácter sismogénico, siendo epicentro de algunos sismos importantes en el último tiempo. Perteneciente a el SFLO, se encuentra la Falla Reigolil Pirihueico (FRP), una falla regional, que se extiende aproximadamente desde el sureste del volcán Sollipulli en su límite norte, hasta más al sur de la localidad de Puerto Pirihueico. Según lo descrito por algunos autores, esta posee una cinemática de rumbo transpresivo dextral, con una componente inversa (Lara y Moreno, 2004; Moreno y Lara, 2008; Lavenu y Cembrano, 1999). Esta falla se considera como una rama oriental del sistema de falla Liquiñe Ofqui (Lara et al., 2001 en Melnink et al., 2006). El área de estudio se encuentra enmarcada en el límite sur oriental de la región de la Araucanía, cercano a la frontera con Argentina, es esta zona la descripción de las estructuras presentes mayormente se encuentra realizada por Lara et al. (1997) y por Moreno y Lara (2008) en la carta geológica del área Pucón-Curarrehue, dentro de estos trabajos destacan la presencia de áreas milonitizadas en el norte del área de estudio y la traza principal inferida de la Falla Reigolil Pirihueico a través del valle de Reigolil. La finalidad de este trabajo es poder otorgar nuevos antecedentes sobre las estructuras presentes en el área, entender su interacción y asociarlas con los sistemas estructurales de primer orden, junto con describir y analizar evidencias de actividad tectónica reciente. 1.2 Ubicación y accesos El área de estudio se encuentra ubicada en la parte sur oriental de la IX región de la Araucanía, en la provincia de Cautín, específicamente en la comuna de Curarrehue, en una zona cordillerana junto a la frontera con la República Argentina. Se encuentra enmarcada aproximadamente entre los paralelos de longitud 71°24 ́ y 71°33 ́ y latitud 39°00 ́ y 39°15 ́ (Fig. 2). Para acceder a la zona de estudio desde la ciudad de Temuco, existen dos rutas posibles, la primera y la más transitada es por el sur de área de estudio, pasando por las ciudades de Villarrica, Pucón hasta el pueblo de Curarrehue, donde se deberá tomar la ruta S-965 hacia el norte en dirección a la localidad de Reigolil. La segunda ruta pasa por la ciudad de Cunco y luego se desvía en dirección al lago Collico, donde las rutas S-75 y S-965 nos llevarán a la zona norte del área de estudio, cabe destacar que las dos rutas se unen entre sí.

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Figura 2. Mapa de ubicación del área de estudio.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo general

Analizar estructuralmente el área de Reigolil y sus alrededores, relacionando los resultados con estructuras de primer orden como el Sistema de Fallas Liquiñe Ofqui o las Fallas Transversales al arco.

1.3.2 Objetivos específicos - Buscar evidencia de actividad tectónica tomando como referencias factores geomorfológicos y cambios en el paisaje. - Analizar las estructuras presentes en la zona. - Relacionar los resultados con estructuras y lineamientos de primer y segundo orden en el área.

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1.4 Hipótesis El área de estudio está dominada principalmente por la traza de la falla Reigolil Pirihueico (FRP), la cual pertenece al sistema de fallas de Liquiñe Ofqui (SFLO), es conocido que el sistema principal se encuentra activo geológicamente, presentando orientaciones NNE SSW en sus lineamientos de primer orden y NE-SW en estructuras de segundo orden (Rosenau et al., 2006). En base a lo cual, se sugiere que la FRP también controle mayormente la orientación y características cinemáticas de las estructuras presentes en toda el área. Por otra parte, se cree que las fallas transversales a los andes (ATF) tengan incidencia en la orientación NW-SE de algunas estructuras, en un grado menor con respecto a la FRP.

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CAPÍTULO 2: MARCO GEOTECTÓNICO

2.1 Tectónica regional

2.1.1 Sistema de Fallas Liquiñe Ofqui (SFLO) El sistema de Fallas de Liquiñe Ofqui es un sistema de fallas de intra-arco con cinemática transpresiva dextral, tiene una extensión de más de 1200 kilómetros, con una orientación NS a NNE-SSW paralela a la subducción (Lavenu y Cembrano, 1999; Rosenau, 2006; Cembrano y Lara, 2009). El sistema a lo largo de su lineamiento se asocia con el volcanismo de la zona volcánica sur (ZVS), siendo esta la principal estructura que controla el ascenso de magma y circulación de fluidos en esta zona. (Cembrano y Lara, 2009; Pérez-Flores et al., 2016). Dentro de las estructuras de segundo orden contenidas en el sistema destacan Horsetail , grietas de tensión, splays y cuencas pull apart (Rosenau et al , 2006). La Cinemática del sistema ha tenido cambios durante el cenozoico, en el plioceno, el sistema estuvo bajo un régimen comprensivo de orientación E-W, posiblemente debido a un régimen de convergencia rápida y a un acoplamiento interplaca importante (Lavenu y Cembrano, 1999). Durante el pleistoceno, el régimen ha tenido una cinemática transpresiva dextral, aunque las direcciones de esfuerzo varían de forma coetánea en dos áreas, la primera y en la zona de ante-arco, presenta una dirección NS a NNE-SSW, mientras que en el segmento de intra-arco, se presenta una dirección NE-SW. Esta compresión, la cual ha sido particionada, estaría ligada a un régimen de convergencia más lento que el presentado en el plioceno y también como el resultado de la geometría cóncava del margen en relación al límite de convergencia (Lavenu y Cembrano, 1999). 2.1.2 Falla Reigolil Pirihueico (FRP) La Falla Reigolil Pirihueico, forma parte del Sistema de Fallas de Liquiñe Ofqui, considerada una rama oriental de esta, (Melnick et al ., 2016) compartiendo algunos rasgos como su orientación y cinemática transpresiva dextral inversa, su rasgo más visible se encuentra se encuentra entre el Volcán Lanín y el pueblo fronterizo de Pirihueico, en donde la componente inversa de la falla alza litologías del basamento metamórfico de edad Paleozoica y las pone en contacto con intrusivos jurásicos (Lara y Moreno, 2004). Cabe destacar que el alzamiento de basamento se restringe en edad hacia el norte de la falla, aunque no se sabe con certeza si tiene relación con tasas de exhumación distintas o simplemente depende del basamento de las distintas áreas. De igual forma, hacia la zona sur de la falla, esta es cortada

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por una falla transversal a los andes (ATF) denominada Falla los baños, la cual desplaza su traza.

Figura 3. Contexto regional del área de estudio (recuadro rojo). (Extraído y modificado de Rosenau et al., 2006). Sielfeld et al., (2019) Realizan un estudio de sismicidad cercana a la zona de estudio con enfoque en la traza principal del SFLO, según los resultados expuestos, la mayor concentración de sismos atribuibles a la falla Reigolil Pirihueico se concentran en la zona cercana al volcán Lanín, específicamente al noroeste. Dentro del área de estudio solo se registra un sismo superficial, este se produjo al norte de la localidad de Curarrehue, por lo que sería la única evidencia de actividad registrada en el periodo comprendido entre marzo de 2014 y junio de 2015.

2.1.3 Fallas Transversales a los Andes (ATF)

Las fallas Transversales a los Andes o ATF por sus siglas en inglés ( Andean Transverse Faults ) corresponden a una serie de lineamientos con rumbo NW, estas están consideradas

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como estructuras pre-andinas heredadas, las cuales han sido reactivadas por la actividad tectónica reciente como fallas inversas o sinestrales-inversas. (Astudillo L, 2022; Pérez-Flores et al., 2016; Sánchez-Alfaro et al., 2013; Stanton-Yonge et al., 2016). Está comprobado que las ATF poseen un carácter sismogénico ya sea en fases cosísmicas como intersísmicas, existiendo algunos ejemplos en el país los cuales pueden producir actividad sísmica somera (Pérez-Flores et al., 2016; Sielfeld et al., 2019). Estudios recientes también indican que estas fallas al igual que el SFLO, pueden acomodar una cantidad significativa de deformación producto de la convergencia oblicua (Stanton-Yonge et al., 2016) por lo que serían parte de la partición de la deformación existente. Las ATF también albergan sistemas volcánicos e hidrotermales, actuando principalmente como reservorios los cuales permanecen la mayor parte del tiempo sellados, permitiendo extender el tiempo de los procesos de diferenciación magmáticas dando como resultado magmas más diferenciados, llegando incluso a composiciones riolíticas (Cembrano y Lara, 2009; Sánchez-Alfaro et al., 2013; Pérez-Flores et al., 2016). Cercano al área de estudio se encuentra el lineamiento volcánico Villarrica Quetrupillan, Lanín, el cual se encuentra asociada a una ATF conocida como Zona de Falla Mocha Villarrica (ZFMV), la cual se puede inferir una traza hasta zonas cercanas a la fosa oceánica (Melnick D., 2007). 2.2 Geología local La geología base del área se encuentra contenida en la carta geológica “Geología del área Pucón-Curarrehue” elaborada por Moreno y Lara (2008), la cual se tomó como referencia para este trabajo. Las unidades contenidas dentro del área de estudio se describen a continuación. 2.2.1 Complejo Intrusivo Maichín (Kgm) Cretácico inferior. Se define como un cuerpo plutónico compuesto por tonalitas, granodioritas, granitos, y dioritas de hornblenda y biotita, de forma subordinada se encuentran monzonitas, gabros, gneises y milonitas. al noreste de la zona de estudio, afloran granitoides foliados con vetas félsicas, las cuales gradan hacia una zona de milonitas con bandas milimétricas a centimétricas elongadas de minerales máficos que definen una foliación de rumbo N10-30°E y manteos subverticales a 50°E. Este cuerpo intrusivo posee edades que van desde los 152 ± 4 Ma (K/Ar en biotita) a 103±4 Ma (K/Ar en anfibolita).

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El complejo intrusivo Maichín se encuentra orientado en una franja de dirección norte sur, tiene una longitud de 44 kilómetros y un área de ca. 300 km 2. se correlaciona hacia el norte con el grupo plutónico Galletué (150-75 Ma; Suárez y Emparán, 1997) y hacia el sur con los denominados granitoides Paimún (135-74 Ma; Lara y moreno,2004). En el lado Argentino, se correlaciona con el complejo plutónico Huechulafquen (Cucchi et al ., 2005). 2.2.2 Granitoides Reigolil (Kgr) Cretácico superior. Es un cuerpo intrusivo que comprende granitos y dioritas de hornblenda y biotita, de grano grueso e isótropos con leve foliación magmática, además se presentan granodioritas subordinadas. Aflora en dirección norte-sur, al oeste de la falla Reigolil Pirihueico (zona de estudio extremo nororiental). presenta una edad K/Ar de 82±2 Ma en biotita. 2.2.3 Estratos de Relicura (Par) Paleoceno Corresponde a una secuencia estratificada y plegada compuesta por brechas volcánicas, tobas ignimbríticas de ceniza, cristales y líticos, y lavas andesíticas. Localmente con alteración de clorita y epidota e instruido por diques, sills , andesitas macizas y pórfidos andesíticos y dacíticos. Se dispone como “ Roof-Pendant ” en los granitoides miocenos y en discordancia erosiva en los granitoides cretácicos. La edad máxima de esta unidad se infiere por la relación con los granitoides cretácicos, esta edad es de ca 64 Ma. En relación a la edad mínima esta se restringe con la intrusión de los granitoides miocenos. Esta unidad se relaciona con la formación Vizcacha-Cumilao, definida por Suarez y Emparan (1997) más al norte de la zona de estudio. La edad asignada se encuentra en el intervalo Cretácico-Paleógeno. 2.2.4 Granitoides Trancura (Mgt) Mioceno superior Esta unidad comprende distintas rocas intrusivas de edad miocena, principalmente compuesta por granitos, granodioritas, aplitas y dioritas de hornblenda y biotita. Subyacen en discordancia erosiva a la formación Curarrehue y a materiales volcánicos pleistocenos y holocenos. También se encuentra en contacto con falla con el granito Caburgua, también instruyéndolo, junto con los granitoides Carhuello, los estratos de Relicura y a la Formación Cura Mallín. Esta unidad se extiende hacia el norte en una franja conocida como grupo plutónico Melipeuco y hacia el sur en una franja occidental denominada granitoides Pellaifa-Neltume y en una franja oriental denominada tonalita las peinetas.

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2.2.5 Complejo intrusivo Huerquehue (Mgh) Mioceno superior Corresponde a un cuerpo plutónico compuesto principalmente por granitos, granodioritas y dioritas, este se encuentra acotado a un cordón montañoso de aproximadamente 18 km de diámetro denominado Nevados de Caburgua. El Plutón intruye a los Estratos de Relicura y se encuentra en contacto por falla con los plutones cretácicos Reigolil y Maichín. Hacia el norte este forma parte del denominado Grupo Plutónico Melipeuco. 2.2.6 Formación Curarrehue (Pc) Plioceno Corresponden a rocas volcánicas, volcanosedimentarias y sedimentarias de edad mayormente pliocena inferior, comprendiendo principalmente de tobas cristalinas y líticas de origen ignimbrítico, brechas volcánicas, conglomerados volcánicos, lavas andesíticas, incluyendo en la secuencia areniscas y limolitas, siendo instruidas por pórfidos micrograniticos y sills andesíticos. Esta unidad aflora al este del SFLO y tiene su localidad tipo cerca del pueblo de Curarrehue, se correlaciona con los estratos de Pitreño hacia el sur en el sector de lago ranco con edades que van de ca 2,4 a 5,8 Ma (campos et al 1998) y hacia el norte con el miembro inferior de la formación Malleco definido por Suárez y Emparan (1997), con edades de ca 4,4 a 3,5 Ma en lavas y cuerpos intrusivos discordantes. 2.2.7 Estratovolcanes antiguos (Plimv) Pleistoceno inferior a medio. Esta unidad corresponde a secuencias estratificadas de remanentes de antiguos estratovolcanes, las cuales han sido intensamente erosionadas. Están compuestas por lavas basálticas a dacíticas, pero con amplio predominio de andesitas basálticas, además presenta intercalaciones de tobas, brechas y conglomerados volcánicos y es instruido por diques, sills y lacolitos. En tanto a su espacialidad, en algunas zonas puede llegar a tener 1.300 m. de espesor, como es en el flanco NNO del volcán Quinquilil. Además, la unidad se encuentra en discordancia erosiva sobre unidades intrusivas de la zona o en discordancia angular sobre unidades estratificadas. Dataciones radiométricas realizadas a esta unidad por diversos autores sitúan edades de K-Ar 0,8±0,4 a 0,8±0,2 Ma. Ar/Ar 635±19 a 330±30 Ka (Moreno y Lara, 2008) y 600±70 a 580±40 Ka (Moreno y Clavero, 2006). Los resultados se acotan a edades del pleistoceno inferior a medio y son concordantes con otras dataciones de centros eruptivos erosionados de

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