Interacción entre procesos erosivos, clima y alzamiento tectónico en

UNIVER SIDAD
DE
CONCEPCIÓN
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
10° CONGRESO GEOLÓGICO CHILENO 2003
INTERACCIÓN ENTRE PROCESOS EROSIVOS, CLIMA Y
ALZAMIENTO TECTÓNICO EN LA CONFIGURACIÓN DEL RELIEVE
DEL BORDE COSTERO DEL NORTE DE CHILE
QUEZADA, J1,2., GONZALEZ, G. 1.;Y CASANUEVA, C.
1
Universidad Católica del Norte, Depto. Cs. Geológicas Avenida 0610, Antofagasta, Chile
Universidad de Concepción, Depto. Cs. De la Tierra. Casilla 160-C, Concepción, Chile. Email:jquezad@udec.cl
2
INTRODUCCIÓN
El proceso de formación de relieves, se debe a la interacción entre procesos endógenos que contribuyen a su
alzamiento y procesos exógenos que contribuyen a su degradación, disminuyendo su altura. Las zonas de
antearco de márgenes continentales activos, constituyen lugares ideales para comprender esta relación, dado que
contienen un relieve o alto estructural cercano a la fosa, cuyo alzamiento está en directa relación con la historia
deformativa del margen. A lo largo del borde costero del antearco del norte de Chile, existe un marcador
geomorfológico de primer orden, el Acantilado Costero, que está muy bien preservado entre Arica y Taltal,
(18,5°-25,5° Lat. S.) mientras que más al sur se encuentra fuertemente degradado. El presente estudio, pretende
determinar la relación entre los procesos endógenos y exógenos en la configuración del relieve del borde costero
del norte grande de Chile entre los 19° Lat. S. y los 27,5° Lat. S. Se realizará una caracterización geomorfológica
general, determinando los procesos endógenos y exógenos predominantes que definirán segmentos distintivos
que permitirán establecer si estos procesos son uniformes o no a lo largo del borde costero y establecer su
impacto en la configuración del relieve. Para ello, se realizó una campaña de terreno en el litoral entre los 19,5°S y
28° Lat. S. y se observaron imágenes satelitales Landsat 5 con resolución de 30 m y topografía digital de la
Universidad de Cornell con resolución de 20 m. que fueron analizados mediante el software ERDAS 8.5. Se
definieron siete segmentos sobre la base de los rasgos morfológicos generales que evidencian procesos definidos.
ANTECEDENTES
El relieve costero del norte de Chile entre los 19° Lat. S. y 28° Lat. S., se caracteriza por la presencia de un
acantilado con alturas de 1000 msnm y pendiente superior a 30°, que pone en contacto la Cordillera de la Costa
con el mar. En la base del acantilado, existe una plataforma de abrasión marina actual y otros niveles superiores
fósiles. La plataforma tiene escaso desarrollo al norte de Iquique (20° Lat. S.) alcanzando 200 msnm como
máximo y más al sur, está más desarrollada pero su altura y anchura es variable con un ancho máximo de 12 km
en la Península de Mejillones (23°Lat. S.) y Caldera (27° Lat. S.). La existencia de acantilados vivos y plataformas
litorales actuales y fósiles con distribución variable, sugieren que el alzamiento tectónico a lo largo del litoral del
norte de Chile no ha sido uniforme. Estudios realizados en terrazas marinas, indican 0,2-0,4 mm/a en Cadera,
27°S. desde 500 ka (Marquardt et al., 1999); 0,24 mm/a en Hornitos, 22,9°S desde 330 ka (Ortlieb, 1996) y
mediciones de superficies utilizando nuclidos cosmogénicos, indican un alzamiento de 0,2 mm/a en Pampa
Mejillones y 0,4 mm/a en la Península de Mejillones, 23°S. durante el Pleistoceno (Marquardt et al., 2002). De
estos valores, se deduce que el alzamiento regional del litoral del norte de Chile es del orden de 0,2 mm/a durante
el Pleistoceno y disminuye hacia el norte. Sobre el origen del acantilado costero, se han establecido varias
hipótesis, ninguna de las cuales ha sido concluyente: Escarpe de falla (Brüggen, 1950, Armijo & Thiele, 1990),
erosión (Mortimer & Saric, 1972) y escarpe de falla que habría retrocedido por la erosión del mar (Paskoff, 1979),
Todas las contribuciones fueron proporcionados directamente por los autores y su contenido es de su exclusiva responsabilidad.
siendo esta última la hipótesis más aceptada. El clima hiperárido del Desierto de Atacama, habría comenzado en
el Plioceno superior (Hartley & Chong, 2002) que permite una mejor preservación de las formas del relieve. La
litología que constituye el borde costero del norte de Chile, es relativamente uniforme con rocas andesíticas
estratificadas, intruidas localmente por granitoides mesozoicos. Al sur de Coloso (23,6°Lat S.), afloran rocas
básicas y entre los 26°-27,5° Lat. S. (Chañaral-Caldera), afloran granitoides intruidos por diques. Las terrazas de la
plataforma están formadas por coquinas y areniscas y a partir de los 21° Lat. S., están cubiertas por depósitos
detríticos formados por la erosión de la Cordillera de la Costa. Las terrazas más antiguas tienen una edad menor a
0,4 ka (Radtke, 1985). Entre los 20°-27° Lat. S., se desarrolla la Zona de Falla de Atacama en la Cordillera de la
Costa, con trazas de rumbo meridiano, cóncavas al oeste de carácter normal (Hervé, 1987), que alzan el bloque
occidental de la Cordillera de la Costa (Riquelme et al., 2003).
RASGOS MORFOLÓGICOS GENERALES DEL BORDE COSTERO DEL NORTE DE CHILE
Sobre la base de los rasgos morfológicos predominantes en el litoral como desarrollo de una plataforma litoral y
circos de erosión marina y aluvial en el acantilado, y lineamientos longitudinales o transversales, que evidencian
diferentes procesos, se definieron siete segmentos del borde costero (Fig. 1) los cuales se describirán a
continuación:
S2
20
Iquique
21
Segmento 6
22
S4
Patillos
23
S5
25
Segmento 3
24
Antofagasta
Coloso
Caleta
El Cobre
Paposo
25
Taltal
Chipana
Rio Loa
26
Segmento 7
Punta Urcu
S7
26
0
100km
Gatico
Michilla
29
0
27 Caldera
Sala
d
Segmento 4
28
Tocopilla
Chañaral
Fall
a
22
27
rm e
N
21
S6
n
Hornitos
23
24
Segmento 2
S3
S4
Pisagua
Segmento 5
N
20
Segmento 1
S1
N
l Ca
67
19
r de
68
Sal
a
69
Fal
la
70
Falla
Papos
o
71
o
72
28
100 km
71
0
70
100 km
Fig. 1 Segmentos del área de estudio y principales unidades tectónicas
SEGMENTO 1: QUEBRADA CAMARONES – IQUIQUE (19° LAT. S – 20, 2° LAT S.)
El Acantilado Costero posee una pendiente que varia entre 30 y 50º cubierta por detritos, en la base del acantilado,
existe una pequeña plataforma de abrasión marina que tiene menos de 50 m de ancho, por lo que el acantilado no
se encuentra totalmente activo (Fig.2). La altura del acantilado es de 1000 msnm hasta Caleta Mejillones (19, 7°
Lat. S.) y disminuye progresivamente hacia el sur, pero siempre superando los 600 msnm. La morfología en
planta del acantilado es sinuosa. En Pisagua (19,5° Lat. S.), el techo del acantilado posee grietas de tracción y
fallas normales con saltos verticales de hasta 5 m. Un elemento notable de este segmento es el hecho que dos
profundas quebradas cortan completamente el Acantilado Costero, las Quebradas de Camarones y Tiliviche,
formando cañones con más de 600 m de profundidad. En la desembocadura de estas quebradas existen depósitos
fluvio-deltaicos aterrazados y dispuestos a una altura de 30 msnm. Datos batimétricos obtenidos a partir de la
topografía digital de Cornell (Fig. 3), indican un talud sumergido de 500 m de altura que separa dos plataformas
sumergidas. En la Cordillera de la Costa, al sur de la Quebrada de Camarones existen dos lineamientos paralelos
entre si de rumbo N75°E que limitan bloques con pendiente regional hacia el sur (Fig. 2). Estos lineamientos han
sido cortados por la erosión marina ligada a la formación del acantilado. Hacia el noreste de la ciudad de Iquique
(20,2°Lat. S), existe, un lineamiento de rumbo N25°W que limita al norte un bloque con pendiente al SW. En este
segmento, se observan otros lineamientos curvos en el acantilado (Fig. 1).
N
0
20 km
Quebrada.
Camarones
19,5°
Quebrada Tiliviche
Figura 2. Imagen satelital del litoral comprendido entre las Quebradas Camarones y Tiliviche. Se distinguen los
lineamientos de rumbo N75°E en la Cordillera de la Costa, que probablemente limiten bloques basculados al sur.
El acantilado trunca los rasgos tectónicos preexistentes.
a
a
b
19,5° Lat. S.
a’
b
b’
24,3° Lat. S.
a’
b’
Figura 3. Perfiles topográficos transversales de la Cordillera de la Costa utilizando topografía
digital de la Universidad de Cornell. Perfil a-a’ en Pisagua, perfil b-b’ al norte de Paposo
SEGMENTO 2: IQUIQUE – PATILLOS (20,2° LAT. S – 20,8° LAT S)
El acantilado tiene una pendiente de 30° y está cubierto por detritos y en algunos lugares por dunas y bajo ellos,
rocas andesíticas que mantean en dirección opuesta al talud. Entre la Punta Gruesa y Patillos (20,3°Lat. S – 20,8°
Lat. S.), la plataforma se presenta en forma continua con un ancho de 3 km. Al sur de Punta Gruesa, existen cinco
terrazas, la más alta a 100 m. Al norte de Patillos, la plataforma de abrasión presenta un escarpe de orientación EW, donde el bloque sur se presenta más deprimido (Fig. 4), deformando una terraza marina. En todo este
segmento, la plataforma marina se encuentra muy arrasada . La Cordillera de la Costa como relieve tiene poco
desarrollo y los cerros se encuentran pediplanizados a una cota de 500 msnm. El acantilado presenta las menores
alturas del norte de Chile siendo inferior a 500 msnm. Los lineamientos principales tienen rumbo N25°W que
bordean por el norte, bloques con pendiente al SW. Estos lineamientos son intersectados por otros más definidos
que forman escarpes, de rumbo E-W que limitan bloques cuyas dimensiones aproximadas son 6 km de ancho y
15 km de largo, algunos de ellos con pendientes al norte, otros al sur. La erosión del acantilado, que provoca su
retroceso al este, intersecta las planicies aluviales, pediplanos y lineamientos de la Cordillera de la Costa. Algunos
drenajes que nacen inmediatamente desde la cima del acantilado, escurren hacia el este, lo cual indica que hubo
una erosión de un alto topográfico al oeste del acantilado actual. Los drenajes al oeste a diferencia de los
anteriores, presentan un alto grado de incisión.
Figura 4. Plataforma litoral extensa al norte de Patillos. Algunas terrazas marinas están deformadas por
tectonismo reciente (derecha). La altura del acantilado no supera los 500 msnm.
SEGMENTO 3: PATILLOS – PUNTA URCU (20,8° LAT. S – 21,7° LAT S)
Desde Patillos al sur, la Cordillera de la Costa se presenta como un bloque macizo que aparece alzado en relación
al pediplano del segmento anterior y el acantilado nuevamente adquiere alturas de 1000 msnm. A partir de este
segmento al sur, los lineamientos transversales se hacen menos notorios y se desarrolla la Zona de Falla de
Atacama al interior de la Cordillera de la Costa, con traza de orientación meridiana, formando un rasgo casi
continuo por lo menos hasta Caldera (27,5° Lat. S. ). La plataforma litoral es discontinua e irregular, con anchuras
menores a 1 km. Algunos tramos de plataforma bien desarrollada, se presentan entre Chipana y la Punta Urcu
(21,4° Lat.S.-21,7°Lat. S.), donde presenta anchura de 2 km. En la desembocadura del río Loa (21,3° Lat. S.), la
orientación del litoral, cambia desde un rumbo N25°W al norte a N25°E al sur. El cañón que forma el curso
superior del río Loa con 700 km de profundidad, corta perpendicularmente al acantilado y la plataforma litoral,
sobre esta última existen dos terrazas situadas a 43 y 60 msnm. La pendiente de los cerros, tanto en el cañón del
río Loa como del acantilado, es de 30° y está cubierta por coluvios. El grado de hiperaridez disminuye
paulatinamente hacia el sur a partir de este segmento, presentando mayor densidad de drenajes de mayores
dimensiones y abanicos aluviales que se depositan sobre la plataforma de abrasión marina y aumentan su
volumen hacia el sur. La erosión marina provoca un trazado en planta semicircular del acantilado, mientras que
los aluviones generan un trazado más irregular.
SEGMENTO 4: PUNTA URCU - HORNITOS (21,7° LAT S -23°LAT. S.)
La Cordillera de la Costa es más maciza con alturas cercanas a los 2000 msnm, su límite oriental está controlado
por la Zona de Falla de Atacama con rumbo N10°E. La altura media del acantilado es de 1000 msnm, alcanzando
un máximo de 1500 msnm a los 22° Lat. S. La pendiente del acantilado es casi vertical y la erosión es favorecida
por vacíos en las rocas andesíticas que pueden superar el metro de eje mayor. A diferencia de los segmentos
anteriores, la morfología del acantilado está dominada por cuencas hidrográficas generadas por aluviones. La
plataforma es discontínua, presentando diferentes niveles de terrazas marinas antiguas en Michillla, Gatico y
Hornitos. Debido a la mayor pluviosidad y escaso desarrollo de la plataforma litoral, los abanicos aluviales
presentes en la base del acantilado, son de mayores dimensiones y sobrepasan la plataforma, cubriendo las
terrazas marinas, siendo rápidamente erosionados en su cabecera por la acción del mar, donde están truncados. La
pendiente de equilibrio en el frente truncado es de 30° y la altura del truncamiento puede superar los 25 m,
favoreciendo las grandes incisiones longitudinales posteriores que presentan estos abanicos debido al descenso del
nivel de base. Los nuevos flujos aluvionales, escurren por la base de las incisiones y forman nuevos abanicos que
se depositan a mayor distancia que los abanicos precedentes (telescoping). Este proceso ocurre actualmente
actualidad como sucedió en Julio de 2002 en que los aluviones cortaron la Ruta 1 en varias partes. En las
cercanías de Tocopilla (22° Lat. S.), existen muchas evidencias de concentración de lluvias como impresiones de
gotas en diferentes abanicos.
SEGMENTO 5: HORNITOS - CALETA COLOSO (23°LAT. S.-23,7° LAT. S.)
En este segmento, existe la península de Mejillones como un alto topográfico situado al oeste de la Cordillera de
la Costa y es separado de ésta por una pampa de unos 10 km de ancho que constituye una plataforma emergida
donde se reconocen varias paleoplayas hasta alturas mayores a 100 msnm. El acantilado tiene 1000 msnm y
queda fosilizado por esta pampa, el contacto entre ambas unidades está a 150 msnm, existiendo algunos abanicos
aluviales de dimensiones reducidas en esa zona. La erosión marina y eólica de la pampa, forma un acantilado
secundario con alturas menores a 100 msnm y vertical, que se presenta bien desarrollado en Caleta Herradura y
La Portada, que forma un relicto de la plataforma. La Cordillera de la Costa es alzada es su borde oriental, por la
Zona de Falla Atacama, donde localmente se conoce como Falla Salar del Carmen con una orientación N30°E.
La pendiente transversal de la Cordillera de la Costa es 2,5° al oeste a partir de la traza de la falla y existen llanuras
aluviales intramontanas con depocentro desplazado al oeste. Algunos drenajes al interior de estas planicies, como
las quebradas Ordonez y Mititus, tienen orientación paralela a la traza de la Falla Salar del Carmen y los afluentes
provenientes del este, tienen mayor longitud. Las quebradas que bajan al oeste como El Way y La Negra,
canalizan los flujos aluvionales hacia Antofagasta como ocurrió el 18 de Junio de 1991. Toda la parte alta de la
ciudad, está fundada sobre abanicos aluviales que nacen de quebradas de distinta longitud.
SEGMENTO 6: CALETA COLOSO – PAPOSO (23,7° LAT. S.-25° LAT. S.)
La Cordillera de la Costa es atravesada por la Zona de Falla Atacama, de carácter normal (Hervé, 1987) alzando
el bloque occidental de la Cordillera de la Costa La traza principal es la Falla Paposo, de rumbo meridiano y
cóncava al oeste. El escarpe es muy nítido y tiene una pendiente de 25° al este y está cubierta por abanicos
aluviales pequeños (Fig. 5), algunos de ellos deformados por actividad más reciente de la falla. En el margen sur
de la Falla Paposo (24,8° Lat. S.), existe otra traza paralela 10 km al oeste, denominada Falla Izcuña (Hervé,
1987), que al parecer es más antigua y su escarpe está más degradado (Fig.5). En el sector norte, la Falla Caleta
Coloso de rumbo N15°E, converge con la falla Paposo (Fig. 1). El solevantamiento del bloque al oeste de la Falla
Paposo, constituye una barrrera a los drenajes provenientes desde el este. (Fig. 5, 6b). Los drenajes que comienzan
desde la traza y escurren hacia el oeste hasta el acantilado, presentan un alto grado de incisión. El acantilado tiene
una altura media de 1000 msnm con un máximo de 1700 msnm (24,6° Lat. S.). En la parte norte de este
segmento, entre Caleta Coloso y Caleta El Cobre (23,7° Lat.S), el acantilado está activo, lo cual puede deberse a
una mayor resistencia a la erosión de las rocas intrusivas máficas presentes en el área que presentan flujos de
detritos de pequeñas dimensiones. Más al sur, las rocas andesíticas son más fáciles de erosionar y los cerros
presentan desarrollo de cuencas hidrográficas generadas por aluviones y en la base del acantilado, se desarrollan
abanicos aluviales de grandes dimensiones truncados y con incisiones como en el segmento 4 (Figs. 5, 6b). Los
abanicos sobrepasan la plataforma que tiene poco desarrollo en este segmento y son coalescentes, formando un
piedemonte en la base del acantilado.
Falla
Izcuñ
a
Falla
P ap
oso
Figura. 5. Cordillera de la Costa al norte de Paposo. Izquierda. Fotografía aérea oblícua, destacan escarpes de las
Fallas Paposo e Izcuña y alzamiento que generan. Derecha: base del acantilado con abanicos aluviales que
sobrepasan la plataforma reducida, quedando el frente truncado por erosión marina .
SEGMENTO 7: PAPOSO-CALDERA (25°LAT. S- 27,5°LAT. S.)
En la localidad de Paposo (25° Lat. S.), el acantilado costero, trunca la traza de la Falla Paposo, de modo que la
Zona de Falla de Atacama es discontínua y reaparece nuevamente a partir de Taltal (25,4° S ) formando trazas
similares a la Falla Paposo, cóncava al oeste, conocida como Falla Salado (Fig.1). Sin embargo, a diferencia de la
Falla Paposo, el escarpe de la Falla Salado se encuentra fuertemente degradado por drenajes que vienen desde el
este que la atraviesan, llegando hasta el mar. Otros drenajes contribuyen a la formación de numerosas planicies
aluviales intramontanas de dimensiones mayores que en el segmento anterior. La ausencia de la Zona de falla de
Atacama entre Paposo y Taltal, se evidencia con el retroceso de la línea del litoral al este, formando la Bahía de
Nuestra Señora y una menor altura de la Cordillera de la Costa, sin barreras a los drenajes del este, los que al
generarse a mayor distancia, transportan un mayor volumen de material (Fig.1). Al sur de Paposo, existe
nuevamente un mayor desarrollo de la plataforma litoral con 1,5 km de ancho que disminuye paulatinamente
hasta casi desaparecer en Taltal, pero nuevamente al sur, adquiere mayor desarrollo y a partir de Chañaral (26,3°
Lat. S.), se ensancha considerablemente, presentando 10 km en Caldera con numerosas paleocostas y niveles de
terrazas antiguos a distintas alturas. La degradación de la Cordillera de la Costa por los drenajes, disminuye las
alturas y el acantilado no supera los 700 msnm y tiene baja pendiente. Las rocas están muy agrietadas,
contribuyendo a la formación de coluvios y están constituidas principalmente por granitoides y diques máficos. Se
puede definir a la localidad de Paposo como el límite sur de la hiperaridez del desierto de Atacama por el litoral,
pues desde esta localidad al sur, comienza a aparecer vegetación herbácea. En los segmentos más al norte, sólo
aparecen cactáceas en las altas cumbres del acantilado que se nutren de la camanchaca; al haber más humedad al
sur de Paposo, las cactáceas forman verdaderos bosques. El efecto de una mayor precipitación, se nota además en
una mayor densidad de redes hidrográficas que atraviesan completamente la Cordillera de la Costa que degradan
fuertemente el acantilado costero y contribuyen a una mayor erosión de la Cordillera de la Costa.
ANÁLISIS
El borde costero del norte de Chile, tiene alzamientos diferentes, las evidencias geomorfológicas como el mayor
desarrollo variable de la plataforma litoral. Diversas dataciones (Marquardt et al., 1999, Ortlieb, 1996, Marquardt
et al., 2002), indican que en el sur, el alzamiento es mayor que en el norte. Hay varias causas de origen tectónico y
climático que pueden explican ello. Al norte de los 21,7° Lat. S., la gran cantidad de lineamientos transversales de
orientación preferente este-oeste que se observan en imágenes satelitales y modelo de elevación digitales (DEM),
que limitan bloques con pendiente hacia el sur y norte, pueden corresponder a fallamiento que basculan bloques
(Fig. 2). En Pisagua (Figs. 1, 6a), la altura del acantilado es mayor al sur del lineamiento este-oeste, que puede
corresponder a un bloque alzado y basculado al sur. Al norte, de ese lineamiento, el alzamiento es menor con dos
plataformas marinas colgadas y una terraza reciente. De esta manera, el alzamiento vertical es variable en la
Cordillera de la Costa en este sector, al estar constituida por muchos bloques, formando serranías bajas. El menor
alzamiento, provoca que la erosión sea principalmente horizontal y los cerros de la Cordillera de la Costa entre
Patillos y Arica, se presenten redondeados y aplanados. El menor alzamiento al norte de la Zona de Falla de
Atacama (al norte de Patillos, segmentos 1 y 2), también se evidencia en la extensa plataforma litoral que
predomina al sur de Iquique, la cual presenta evidencias del tectonismo más reciente por deformaciones en
terrazas. (Fig. 4), Al norte de Iquique, el escaso desarrollo de plataformas, indicaría un alzamiento aun menor, con
probables períodos de subsidencia, lo cual favorece la erosión marina de la base del acantilado provocando su
colapso y retroceso al este (Figs 2, 6a). Según Mortimer, 1987, el litoral entre Iquique y Arica experimentó
subsidencia en el Plioceno, la cual pudo extenderse durante todo el Terciario. Sin embargo, en las
desembocaduras de las Quebradas Camarones y Tana, existen distintas terrazas que indican que ha predominado
un alzamiento más reciente, sin embargo, debido a la gran cantidad de lineamientos transversales que
posiblemente correspondan a fallas que basculan bloques, el alzamiento es variable y localizado (Figs 2, 6a). El
acantilado costero al norte de Patilllos, es un rasgo que trunca altos topográficos, pediplanos y lineamientos esteoeste (Fig. 6a), por lo tanto, tiene un origen principalmente erosivo. Algunos altos topográficos, fueron
erosionados al oeste del acantilado actual, lo que se evidencia en algunos drenajes en dirección al este que parten
de la cima del acantilado en sectores pediplanizados. El colapso gravitacional es un proceso que predomina en la
morfología del acantilado desde la Punta Urcu al norte (segmentos 1 a 3) al estar cubierto por coluvios y con una
pendiente de 30°.
La acción de la Zona de Falla de Atacama, con sus diferentes segmentos, indica una tectónica extensiva este-oeste
en la Cordillera de la Costa y provoca un alzamiento del bloque occidental de la Cordillera de la Costa y probable
basculamiento al oeste. Este efecto es reconocible entre los 21,7° Lat. S. hasta los 27,5° Lat. S. por lo menos
(segmentos 4 a 7) y es un efecto aditivo al alzamiento regional. Al sur de la Punta Urcu, el retroceso al este del
acantilado provoca que éste aumente progresivamente de altura, superando los 1200 m en las cercanías de
Tocopilla (cerro Tolar), ya que se acerca a la divisoria de aguas de la Cordillera de la Costa. Existen evidencias del
basculamiento hacia el oeste del bloque occidental de la Zona de Falla de Atacama donde se presenta la Falla
Salar del Carmen (segmentos 4 y 5), debido a la existencia de drenajes paralelos a la traza de la falla con los
afluentes que vienen del este de mayor longitud. Además las llanuras aluviales intramontanas están desplazadas
al oeste debido a la pendiente regional en esa dirección. Más al sur entre Coloso y Paposo (segmento 6), la traza
cóncava al oeste de las fallas Paposo e Izcuña, la pendiente regional al oeste, las cuencas hidrográficas orientadas
al oeste, y planicies aluviales intramontanas entre las Fallas Izcuña y Paposo con depocentro en el sector
occidental, evidencian el basculamiento al oeste del bloque occidental de la Cordillera de la Costa al oeste de la
Falla Paposo (Fig. 5, 6b) y los abanicos aluviales presentes en la base del acantilado, son de mayores dimensiones
que los formados en la base de la traza de la falla Paposo. La morfología similar cóncava al oeste de la Falla
Salado entre Taltal y Caldera (segmento 7), también indicaría basculamiento al oeste del bloque desarrollado al
oeste de la traza de la falla, el cual según Riquelme et. al., 2003, sólo evidencia alzamiento vertical. En los
segmentos 5, 6 y 7, la erosión del acantilado es principalmente de origen aluvial y las laderas que forman las
cuencas hidrográficas le imprimen un trazado irregular al acantilado.
El basculamiento al oeste del bloque occidental de la Cordillera de la Costa, es consistente con el modelo de von
Henue & Ranero, 2003 . La batimetría ilustrada por estos autores en la zona de Antofagasta (22°Lat. S-24°Lat.
S.), evidencia peldaños formados por fallas normales de manteo subvertical al oeste, que descienden hacia la fosa.
Sin embargo, dichas fallas son producto de colapso gravitacional por erosión tectónica en el proceso de
subducción de la Placa de Nazca, bajo la Sudamericana. y parece poco probable el hecho de que exista una nueva
falla normal en un nivel superior, cuyo escarpe original haya sido erosionado y que alce el bloque que forma la
actual plataforma continental y Cordillera de la Costa. La plataforma sumergida se explica por la erosión del
bloque basculado de la Cordillera de la Costa, más que erosión de una traza de falla original que provocó el
retroceso del acantilado (Figs. 5, 6b). Las fallas normales descritas por von Henue & Ranero, 2003 se deben a
colapso gravitacional y las fallas normales presentes en Pisagua y que fueron ilustradas por Paskoff, 1979 para
plantear su hipótesis mixta del origen del acantilado, se deben a inestabilidad y colapso gravitacional en la
cabecera del acantilado. Por lo anterior, la hipótesis más probable del origen del acantilado, no sería la de Paskoff,
sino la de Mortimer & Saric en que sería generado solamente por agentes erosivos.
El alzamiento regional en la Cordillera de la Costa, el cual ha sido explicado por erosión tectónica y succión de
sedimentos en la base o duplexing basal (von Henue et al., 1999), puede contribuir a la formación de los niveles
de terrazas Cenozoicos observados en diferentes localidades. Otro factor que contribuye al alzamiento son los
movimientos asociados al ciclo sísmico de terremotos de subducción. Los movimientos verticales cosísmicos son
positivos y negativos según el litoral esté más cerca o lejos de la fosa respectivamente (Quezada, 2000), siendo la
distancia de transición entre los movimientos cosísmicos positivos y negativos, apoximadamente 100 km al este
de la fosa. De este modo, los movimientos cosísmicos son negativos desde Iquique al norte debido a que el litoral
se aleja de la fosa progresivamente (Fig. 1). En los terremotos de 1868 y 1877, se registró subsidencia en Arica e
Iquique (Kausel, 1986). Desde Iquique al sur el alzamiento cosísmico positivo se suma al alzamiento regional,
mientras que al norte, se resta, pudiendo ser mayor y prevalecer períodos de subsidencia, lo cual favorece la
erosión de la base del acantilado, provocando su mayor retroceso al este. La subsidencia, puede evidenciarse por
la existencia de dos niveles horizontales, sumergidos, separados por un talud de 500 m, que pueden corresponder
a plataformas y un acantilado sumergido. (Fig 3, 6a).
El factor climático es más notorio desde la desembocadura del río Loa al sur con un desarrollo progresivo de
redes de drenaje y definitivamente desde Paposo al sur, termina la hiperaridez del desierto de Atacama, al menos
en su parte litoral al haber mayor vegetación herbácea. Las trazas de la Zona de Falla de Atacama en los
segmentos que corresponden a la Fallas Paposo y Salado (segmentos 6 y 7), son similares, cóncavas al oeste,
mientras la Falla Paposo no es atravesada por ningún drenaje, siendo barrera para los drenajes del este
favoreciendo la acumulación de detritos en su base, la traza de la Falla Salado es muy discontinua con muchas
disecciones de drenajes del este, que debido al mayor aporte de agua y degradación del relieve costero, son
capaces de llegar al mar (Fig. 1). Los rasgos tectónicos que originaron la morfología de la Cordillera de la Costa,
son borrados progresivamente desde Taltal al sur (segmento 7) donde en la morfología de los cerros, prevalece la
erosión de laderas. Al norte de los 21° Lat. S. (segmentos 1 y 2) el acantilado presenta 1000 msnm , 1500 msnm
en el en las zona de las fallas Salar del Carmen y Paposo (segmentos 4 y 6), no superan los 700 m al sur entre
Chañaral y Caldera en la zona de la Falla Salado (segmento 7). La similitud de procesos y disminución de alturas
por mayor erosión, indica una mayor exhumación al sur. Producto de esta exhumación, se crearía un desbalance
isostático debido al menor peso, lo cual favorecería el alzamiento regional reciente hacia el sur, que se evidencia
en la extensa plataforma litoral de Caldera y los diferentes niveles de paleocostas. Las evidencias de un mayor
alzamiento regional hacia el sur, con mayor desarrollo de plataforma litoral en el segmento 7, son consistentes con
las mayores razones de solevantamiento litoral determinadas en los últimos 500 ka por Marquardt et al., 2002 con
un rango entre 0,2-0,4 m/ka, mientras que en el segmento 5, es del orden de 0,2 m/ka (Ortlieb, 1996, Marquardt,
1999). Otra evidencia del mayor alzamiento al sur, es el menor grado de arrasamiento de las rocas andesíticas en
la plataforma y base de las cuchillas en los segmentos 5 y 6, mientras que en los segmentos 2 y 3, están muy
arrasadas, a pesar del elevado ángulo de manteo de la estratificación. Mayores alturas de la Cordillera de la Costa
al Sur de la Serena (30° Lat. S.) donde se termina la Zona de Falla de Atacama, se deberían a otros factores
tectónicos como la subducción de la Dorsal de Juan Fernández. Por este motivo, el borde costero del norte de
Chile, es un buen lugar donde se pueden limitar bien los procesos tectónicos y exógenos, con una litología
uniforme, que originaron el relieve litoral y ponderar su efecto.
CONCLUSIONES
El relieve del borde costero del norte de Chile está controlado por procesos endógenos y endógenos. Al norte de
los 21° Lat. S., existen lineamientos este-oeste que probablemente basculan bloques en la Cordillera de la Costa,
provocando un alzamiento variable; al sur, la Zona de falla de Atacama de rumbo meridiano, bascula hacia el
oeste el bloque occidental de la Cordillera de la Costa, provocando un alzamiento mayor y más uniforme. Los
movimientos cosísmicos se oponen al alzamiento regional al norte de los 20° Lat. S pudiendo predominar la
subsidencia, mientras que al sur, forman un efecto aditivo. La erosión del borde occidental de la Cordillera de la
Costa, genera un acantilado de unos 1000 msnm que trunca todos los rasgos topográficos y tectónicos, de tal
modo que su origen, se explica mejor con la hipótesis de Mortimer & Saric, 1972 con un origen erosivo. La
evolución del acantilado se puede explicar por períodos de subsidencia al norte de los 20° Lat. S. de modo que el
mar erosiona la base del acantilado, provocando su colapso gravitacional y un trazado en planta semicircular,
mientras que al sur con un clima menos árido, las cuencas hidrográficas son más desarrolladas y el acantilado
tiene un trazado irregular con menos pendiente, depositándose abanicos aluviales en su base que son truncados en
su cabecera por el mar al sobrepasar la plataforma. Lo anterior indica que la preservación del acantilado está
directamente relacionada con un clima extremadamente árido en el norte, mientras que al sur de Paposo (25° Lat.
S.), la fuerte degradación del acantilado costero, estaría ligada a la existencia de un clima del tipo semiárido. La
mayor erosión en el sur del área de estudio, contribuye a eliminar los rasgos tectónicos de la Cordillera de la Costa
y disminuir su altura, lo que crea un desequilibrio isostático que favorece un mayor alzamiento regional. De esta
forma, el alzamiento regional del borde costero del norte de Chile, disminuye de sur a norte.
a
b
Figura 6. Bloques diagrama del relieve litoral. Fig. 6a: Quebrada Tiviliche y Pisagua (19,5° Lat. S.). Al norte del lineamiento N75°E que
limita un bloque posiblemente basculado al sur, el acantilado posee dos taludes, indicando un alzamiento menor. Fig. 6b: Norte de Paposo
(24,4°Lat. S.),en rojo las fallas Paposo e Izcuña y basculamiento de bloques, en la base del acantilado abanicos aluviales truncados con
incisiones.
AGRADECIMIENTOS
El estudio fue financiado por el programa de Doctorado de Ciencias, mención Geología del MECESUP-U.
Católica del Norte, U. de Chile y la Fundación Andes con el proyecto: Fortalecimiento de la investigación y la
docencia de postgrado en el Departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad Católica del Norte:
Creación del laboratorio de Tectónica Aplicada, presentado por el Dr. Gabriel González. Las imágenes satelitales
fueron suministradas por el Sr. José Luis Cerda del laboratorio de Teledetección de la UCN.
REFERENCIAS
Armijo, R. & Thiele, R. 1990. Active Faulting in northern Chile: ramp stacking and lateral decoupling along a subduction plate boundary.
Earth and Planetary Science letters, 98. pag 90-61
Brüggen, J. 1950. Fundamentos de la geología de Chile. Instituto Geográfico Militar. 374 p.
Hartley, A. y Chong, G. 2002. Late Pliocene age for the Atacama Desert: Implications for the desertification of western South America.
Geology Vol. 30 N°1. p. 43-46.
Hartley, A., May, G., Chong, G., Turner, P., Kape, S. y Jolley, E. 2000. Development of a continental forearc: A Cenozoic example from the
Central Andes, northern Chile. Geology. Vol 28 N°4. p. 331-334.
Hervé, M. 1987. Movimiento Normal de la Falla Paposo, Zona de Falla de Atacama, en el Mioceno, Chile. 1987. Revista geológica de
Chile. Vol. 31. p. 31-36.
Kausel, E. 1986. Los terremotos de agosto de 1868 y mayo de 1877 que afectaron el sur del Perú y norte de Chile. Boletín de la Academia
Chilena de Ciencias, 3. pág. 8.
Marquardt, C., Ortlieb, L., Lavenu, A. y Guzmán, N. 1999. Recent vertical motion and Quaternary marine terraces in the Caldera area,
northern Chile (27°S). Fourth ISAG. 1999. Gottingen, Alemania. p. Págs 482-487.
Marquardt, C., Braucher, R., Ritz, J., Philip, H., Bourles, D., Lavenu, A., Delouis, B. y Ortlieb, L.,. 2002. Late Quaternary slip rates of the
Mejillones fault, northern Chile (23°S), using 10Be dates. V ISAG. 2002. Toulouse, Francia. p. 409-412.
Mortimer, C.,1987. Drainaje evolution in the Atacama desert of Northern Chile. Revista Geológica de Chile. N°11. p. 3-28.
Mortimer, C.y Saric, N., 1972 “Landform Evolution in the Coastal Region Tarapaca Province, Chile” .Geomorphologie Dynamique 21. p.
162-170
Mortimer, C. y Saric, N., 1975. Cenozoic studies in northernmost Chile. Geologishe Rundschau Vol. 64 N°2. p. 395-420.
Paskoff, R. 1979. Sobre la Evolución Geomorfológica del gran acantilado costero del Norte Grande de Chile. Norte Grande. Inst. Geograf.
Univ. Católica de Chile. N°6. p. 7-22.
Ortlieb, L. Zazo, C., Marcel, J., Ghaleb, B. y Cournover, L. 1996. Coastal deformation and sea levels changes in the northern Chile
subduction area (23°S) during the last 330 ky. Quaternary Science Reviews Vol. 15 p. 819-831.
Quezada, J.2000. Movimientos Cosísmicos superficiales de los terremotos de 1939 y 1960 en Concepción. Chile Centro sur. IX Congreso
geológico chileno. 2000. Puerto Varas. P. 473-477
Riquelme, R., Martinod, J., Hérail, G., Darrozes, J. y Charrier, R. 2003. A geomorphological approach to determining the Neogene to Recent
tectonic deformation in the Coastal Cordillera of northern Chile (Atacama). Tectonophysics 361 p. 255-275.
Radtke, U. 1985. Chronostratigraphie und Neotectonik marinen Terrasen in Nord und Mittel Chile Erste Ergebnisse. IV Congreso
Geológico Chileno. 1985.Antofagasta. Vol.4. p. 4-446-4-453.
Von Henue, R., Weinrebe, y W., Heeren, F. 1999. Subduction erosion along the North Chile Margin. Journal of Geodynamics. N°27. p. 345348.
Von Henue, R. y Ranero, C. 2003. Subduction erosion and basal friction along the sediment-starved convergent margin of Antofagasta,
Chile. 2003. Journal of Geophysical Research. Vol 108, N°B2, 2079, doi:10.1029/2001JB001569.