Eocene to Pleistocene lithostratigraphy, chronostratigraphy and tectono-sedimentary evolution of the Calama Basin, northern Chile

• Autores: Geoffrey May, Adrian J. Hartley, Guillermo Chong Díaz, Finlay M. Stuart, Peter Turner, Stephanie J. Kape
• Localización: Revista geológica de Chile: An international journal on andean geology, ISSN 0716-0208, ISSN-e 0717-618X, Vol. 32, Nº. 1, 2005, págs. 33-58
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Los resultados obtenidos de estudios estructurales, sedimentológicos y dataciones radiométricas de las secuencias sedimentarias post Eoceno de la Cuenca de Calama, sugieren que la litoestratigrafía establecida para su relleno sedimentario, requiere una revisión. En este trabajo, se propone un nuevo esquema litoestratigráfico pos-Paleoceno para esta cuenca. Las características claves de este esquema son que la Formación Calama se mantiene aunque su edad es considerada como Eoceno Inferior (?) a Mioceno Inferior (?). La Formación El Loa es redefinida como Grupo y asignada al Mioceno Inferior-Plioceno Superior. Este Grupo incluiría la definición de quatro nuevas formaciones: Jalquinche, Opache, Lasana y Chiquinaputo. Finalmente, se mantiene la definición de la Formación Chiu-Chiu, la unidad más superior en la Cuenca de Calama, con su edad Plioceno a Pleistoceno. La evolución sedimentaria del relleno de la Cuenca de Calama muestra tres fases distintas de sedimentación limitadas discordantemente: Eoceno-Oligoceno, Mioceno Temprano a Mioceno Medio y Mioceno Tardío a Plioceno Tardío. La sedimentación se inició en el Eoceno Inferior con depósitos de llanuras aluviales (Formación Calama). Este estilo de sedimentación es reconocido en todo el norte de Chile durante el Oligoceno como consecuencia de la Orogénesis Incaica. Entre los 22 y 10 Ma sedimentos de corrientes fluviales efímeras fueron formados a lo largo de los flancos de la Cuenca de Calama (Formación Lasana); arenas y limos de playa sedimentaron en la parte central de la cuenca. Sedimentitas equivalentes, tanto en el Salar de Atacama como en la Pampa del Tamarugal, indican depositación en cuencas endorreicas. Sedimentación miocena tardía se produce diacrónicamente en el antearco del actual norte de Chile. La Pampa del Tamarugal y la Cuenca de Calama se conectaron alrededor de los 6 Ma debido a actividad tectónica. Sedimentación carbonatada palustre se deposita en la parte central de la Cuenca de Calama (Formación Apache) con sedimentación fluvial a lo largo de su margen oriental (Formación Chiquinaputo) cambio que se atribuye a una mayor precipitación en las cuencas de drenaje. Alrededor de los 3 Ma se produce un plegamiento suave en las secuencias sedimentarias, la que es seguida por el encajonamiento de los ríos Loa y Salvador cuando las secuencias Mioceno-Plioceno alcanzan un nuevo nivel de base debido a la apertura de la Cordillera de la Costa cuando el río Loa alcanza el Océano Pacífico. Por cambios geomorfológicos locales y/o plegamiento de las secuencias sedimentarias antiguas se depositan diatomitas y evaporitas (anhidritas) de la Formación Chiu-Chiu. En la Cuenca de Calama se reconocen hasta cinco disconformidades que ocurren tanto en forma generalizada como localizada. Estas disconformidades no están presentes en cuencas adyacentes lo que sugiere la posibilidad que se hayan generado por actividad de estructuras de los sistemas Precordillerano/Falla oeste. Los análisis de facies de la sucesión Eoceno-Pleistoceno sugieren que la sedimentación tuvo lugar en condiciones climáticas áridas a semiáridas durante este lapso. Fluctuaciones climáticas originales sugeridas por incremento en los flujos están indicadas por la depositación de diatomitas y carbonatos palustres. Sin embargo es poco probable que el clima haya sido más húmedo que semiárido. Desarrollo de facies simlares en el Salar de Atacama y la Pampa del Tamarugal durante el Oligoceno hasta el Plioceno sugieren que los cambios afectaron a la totalidad del Antearco y no se restringieron a cuencas individuales.

  • English

    New 40Ar/39Ar radiometric, sedimentological and structural data from post-Paleocene sedimentary strata in the Calama Basin, northern Chile suggest that the established lithostratigraphy of the basin-fill requires revision. A new lithostratigraphic scheme for the Eocene-Pleistocene stratigraphy of the Calama Basin is proposed here. The key features of this scheme are that the existing Calama Formation is retained although the age of the formation is redefined as (?Lower) Eocene to (?)Lower Miocene. The El Loa Formation is elevated to group status and redefined as Lower Miocene to Upper Pliocene in age. The El Loa Group includes four newly defined formations: the Jalquinche, Opache, Lasana and Chiquinaputo formations. The existing definition of the uppermost unit within the Calama Basin, the Upper Pliocene to Pleistocene Chiu-Chiu Formation, is retained. The tectono-sedimentary evolution of the Calama Basin-fill reveals three distinct unconformity-bounded phases of sedimentation: Eocene-Oligocene, early Miocene to late mid-Miocene and late Miocene to late Pliocene. Sedimentation commenced in the Eocene with deposition of alluvial braidplain deposits (Calama Formation). This style of sedimentation occurred across northern Chile throughout the Oligocene following the Incaic Orogeny. From 22 Ma to 10 Ma ephemeral fluvial sediments were developed along the Calama Basin flanks (Lasana Formation), playa sandflat and mudflat deposits (Jalquinche Formation) in the basin centre. Equivalently-aged sediments in both the Salar de Atacama and Pampa del Tamarugal basins also indicate deposition in endorheic basins. Late Miocene sedimentation occurred diachronously across the north Chilean forearc. The Pampa del Tamarugal and Calama Basin areas were linked around 6 Ma following tectonic activity. Regional palustrine carbonate sedimentation occurred in the Calama Basin centre (Opache Formation) with fluvial sedimentation along the eastern basin margin (Chiquinaputo Formation). The change in depositional style is attributed to increased rainfall in drainage basins. At about 3 Ma the Calama Basin was subject to gentle folding, followed by entrenchment of the Río Loa and Río San Salvador through Miocene to Pliocene strata to reach a new base-level caused by breaching of the Coastal Cordillera by the Río Loa to reach the Pacific. Localised diatomite and evaporite (anhydrite) deposition took place in depressions created by either folding of older strata or geomorphic features (Chiu-Chiu Formation). Up to 5 unconformities are present in the Calama Basin-fill and occur across either the whole of the basin or localised areas of the basin. They are not present in adjacent basins which suggests they were generated by movement on the Precordilleran/West Fissure Fault Systems. Facies analysis of the Eocene to Pleistocene succession suggests that sedimentation took place under an arid/semi-arid climate throughout this time period. Occasional fluctuations in climate suggesting increased runoff are indicated by the development of diatomites together with lacustrine and palustrine limestones. However, it is unlikely that the climate was never more humid than semi-arid. Similar facies developments in the Pampa del Tamarugal and Salar de Atacama basins during the Oligocene to Pleistocene suggest that climate changes affected the whole of the forearc and were not restricted to individual basins.