Morfología de las terrazas marinas de las islas Choros, Damas y parte continental del llano Choros (29°30’ S) 1 1 1,2 1 Gustavo Cancino* , Miguel Ortiz , Christian Creixell , Esteban Salazar . (1) Departamento Geología General, Servicio Nacional de Geología y Minería, Av. Santa María 0104, Providencia, Chile (2) Departamento de Laboratorio, Servicio Nacional de Geología y Minería, Til Til 1993, Ñuñoa, Chile * email: gustavo.cancino@sernageomin.cl Resumen. Mediante un análisis geomorfológico del paisaje se reconoce y caracteriza el sistema de terrazas marinas de las islas Choros y Damas y del llano Choros en el continente frente a las islas. A partir de mediciones de geodésicas (x, y, z) de alta precisión mediante GPS diferencial, se caracterizan los distintos niveles de terraza integrando observaciones de campo e imágenes satelitales. Esta caracterización permite sugerir correlaciones entre los niveles de terrazas de las islas y del continente, al mismo tiempo que la base de datos de posición (n=53) constituye un registro base para controlar la deformación de este segmento ante futuros posibles movimientos como resultado de eventos sismos en la zona. Palabras Claves: terrazas marinas, geomorfología, Los Choros, alzamiento, GPS 1 Introducción La línea de costa del territorio chileno, de orientación general norte-sur, se encuentra marcada por perturbaciones morfológicas correspondientes, en su mayor parte, a penínsulas (e.g. Arauco, Mejillones, Taitao). En muchos de estos casos, estas penínsulas o “salientes costeras” coinciden con límites de segmentos de ruptura de grandes terremotos de subducción (Melnick et al., 2009), por lo que representan un registro de la actividad sísmica neógena-cuaternaria del borden costero, principalmente a través de la formación de terrazas marinas alzadas. En esta contribución, se presenta un estudio morfológico de las terrazas marinas del borde costero contiguo al llano Choros e islas aledañas (islas Choros y Damas), basado en mediciones geodésicas con GPS diferencial y un estudio geomorfológico mediante interpretación de imágenes satelitales, análisis DEM y reconocimiento geológico. La zona de estudio (29°15’-29°30’ S) se localiza en el extremo norte de la región de Coquimbo, en la región costera del desierto semiárido del Norte Chico, en una región dominada por planicies litorales como los llanos de Challe, Carrizalillo y Choros. Este último, corresponde a una superficie de inclinación al oeste donde se pueden reconocer depósitos marinos y numerosas líneas de paleocosta y escarpes erodados. Frente a este llano, a unos 5 km emerge el archipiélago Los Choros, compuesto por 4 islas, caracterizadas por una morfología de terrazas marinas y escarpes verticales. Una hipótesis de trabajo es que los niveles de terrazas representan niveles de erosión y alzamiento de la costa, en períodos discretos, posiblemente relacionados al alzamiento cosísmico de la región como resultado de grandes sismos. Los datos de ubicación y elevación permiten establecer correlaciones entre las terrazas y constituye una base de datos de referencia para comparar con futuras deformaciones de este segmento. 2 Metodología La base de este estudio lo constituye un set de datos geodésicos obtenidos mediante GPS diferencial levantados para determinar la ubicación y altura exacta de cada terraza. Esto se complementó con análisis de imágenes satelitales y datos de terreno obtenidos durante el levantamiento de la carta Geología del área Carrizalillo-El Tofo, escala 1:100.000, del Servicio Nacional de Geología y Minería (Creixell, et al., 2012). Los datos morfométricos, coordenadas y alturas exactas de las diferentes terrazas, se obtuvieron mediante GPS Trimble 5700 con antena Zephyr de precisión 5*10-3 m. Como punto base se utilizó un punto IGM conocido (Choros Alto: 286228,990 E / 6748784,973 N / h: 632,480 m) y mediante el método de enlazamiento vía GPS diferencial, se trasladó la base al sector de playa El Apolillado (257805,707 E / 6769324,666 N / h: 9,388 m). A partir de esta base, se triangularon las mediciones de las diferentes terrazas de las islas y el continente. En el área de estudio se midieron varias localidades consideradas representativas en las terrazas de las islas y la planicie del llano Choros (53 puntos en total; Tabla 1.). Tabla 1. Cantidad de datos GPS diferencial por sector Total puntos Isla Isla Perfil Choros Damas Llano Choros 31 15 7 Mediante el uso de los softwares ArcGis 10.0 y Envi 5.1, se realizaron perfiles de pendiente y altura en el sector de llano Choros, a partir de un modelo de elevación digital SRTM de 90 m. Con estos, fue posible identificar y diferenciar dominios de baja y alta pendiente a partir de un valor discriminante (pendiente 1,5) definido a partir de la integración de observaciones y medidas de terreno, y considerando las pendientes típicas para rampas litorales de 1º sugeridas por Burbank y Anderson, (2011). 3 Geología del área El llano Choros se encuentra constituido en superficie principalmente por sedimentos no consolidados de carácter marino-litoral (gravas y arenas), sobre los cuales se reconocen cordones de grava y arena, curvos y subparalelos a la línea de costa actual, interpretados como cordones litorales (líneas de paleocosta). Estos sedimentos, bajo un espesor de aproximadamente 30 cm, presentan cementación carbonática densa, con presencia, en algunos niveles, de fauna litoral pleistocena (Creixell et al., 2012). Sobre estos depósitos superficiales, se encuentran depósitos eólicos, aluviales y fluviales del Pleistoceno a Holoceno. Bajo estos depósitos litorales, existe un paquete de espesor muy variable, de depósitos consolidados a semiconsolidados de edad Mioceno (Formación Coquimbo) y Plioceno superior (Estratos de quebrada El Jote), de ambiente marino-litoral (Le Roux et al., 2005; Creixell et al., 2012). Dichos estratos gradan hacia el este a gravas de origen fluvial y aluvial, de edad Mioceno Superior-Plioceno Inferior, que afloran en el curso bajo de la quebrada Los Choros (Fm. Confluencia). Todas estas unidades sedimentarias se encuentran depositadas en forma discordante sobre rocas metamórficas del Complejo Metamórfico Punta de Choros (Carbonífero-Pérmico) y unidades plutónicas y volcánicas del Cretácico Inferior. Toda la zona está controlada por fallas y lineamientos de orientación NE, aunque no existen evidencias de fallas que separen el bloque de las islas del continente. 4 Análisis geomorfológico de las terrazas marinas Se definieron 3 niveles de terrazas para la isla Choros (Ch1, Ch2, Ch3) (Tabla2), 2 niveles para isla Damas (D1, D2)(Tabla 3) y 3 niveles para el área continental perfil llano Choros (C1, C2, C3) (Tabla 4). Las medidas realizadas mediante GPS entregaron los siguientes resultados: Tabla 2. Alturas Isla Choros (m s.n.m.) Altura máxima Ch1 Ch2 Ch3 119,841 52,822 14,861 Altura mínima 82,363 29,01 13,847 Altura media 109,751 42,472 14,354 Tabla 3. Alturas Isla Damas (m s.n.m.) D1 D2 Altura máxima 47,364 19,168 Altura mínima 34,963 12,4 Altura media 41,163 15,386 El perfil de llano Choros cuenta con menor densidad de medidas GPS, por lo tanto, mediante el análisis de pendientes a partir del modelo SRTM se obtuvieron los siguientes resultados (validados con medidas de GPS diferencial): Tabla 3. Alturas perfil llano Choros (m s.n.m.) C1 Altura media ~184 C2 C3 ~101 ~44 5 Discusión El análisis morfológico permite reconocer para la isla Choros una superficie relicta plana, subhorizontal, de gran desarrollo (Ch1), bajo la cual se reconoce otra superficie mayor (Ch2), ambas separadas verticalmente por 67,3 m. Bajo esta segunda terraza, se reconoce una terraza más reciente (Ch3), cercana al nivel del mar actual. Tanto en las islas Choros como Damas, las superficies de terrazas están flanqueadas por escarpes verticales. Las superficies están en parte labradas en roca (terrazas erosivas, D1) pero también es posible reconocer depósitos de arenas y gravas con cantos redondeados que sugieren un ambiente de playa. Estas superficies y depósitos representan períodos estacionarios de erosión y depositación litoral, separados por eventos de alzamiento. A diferencia de lo que ocurre en las islas, en el continente no existe desarrollo evidente de escarpes que limiten los niveles de terrazas, sin embargo, mediante el análisis DEM fue posible reconocer tres superficies de baja pendiente separadas por 83 y 57 m de altura (C1, C2, C3; Fig.1C), limitadas por zonas de mayor pendiente (>1.5), las que se interpretan como escarpes degradados, sugiriéndose una evolución similar al de las islas. Por otro lado, el denso arreglo de paleocordones litorales se interpreta como un registro más continuo de un descenso relativo del nivel de base (alzamiento del continente). Los resultados obtenidos permiten reconocer que las terrazas Ch1 y C2 podrían haberse desarrollado en un mismo nivel de base, dado que presentan una elevación del mismo orden (ca. 110 m). Del mismo modo la terraza intermedia de la Isla Choros (Ch2) puede ser correlacionada con la más alta de isla Damas (D1) y con la terraza más baja ubicada en el continente (C3), todas estas ubicadas a una altura ca. 42 m (ver Fig.1C). Dado que las islas y el continente tienen terrazas marinas de similar elevación, es posible sugerir que todo el sistema (islas y continente) experimentó un alzamiento conjunto sin dislocaciones intermedias importantes (fallas). La correlación de alturas podría comprobarse con edades radiométricas de las superficies (e.g. cosmogénicos, C14). Finalmente, dado que los datos de posición (x, y, z) obtenidos mediante GPS diferencial poseen bajos errores (±5 mm), constituyen un registro de gran utilidad para estudios futuros, en especial, aquellos comparativos ante posibles movimientos generados por actividad sísmica en la zona. Agradecimientos A la Dra. P. Vásquez por los aportes realizados en terreno y revisión del manuscrito. Al grupo de Sensores Remotos del SERNAGEOMIN, por facilitar las imágenes satelitales. Este estudio fue financiado por el Fondo Nacional de Desarrollo Regional, región de Coquimbo (FNDR código BIP 30064854-0) y por los fondos sectoriales del Servicio Nacional de Geología y Minería, a través del Plan Nacional de Geología y Minería. Referencias Creixell, C.; Ortiz, M.; Arévalo, C. 2012. Geología del área Carrizalillo-El Tofo, Regiones de Atacama y Coquimbo. Servicio Nacional de Geología y Minería, Carta Geológica de Chile, Serie Geología Básica Nos. 133-134: 82 p., 1 mapa escala 1:100.000. Le Roux, J. P., Gómez, C. A., Olivares, D. M., Middleton, H. 2005. Determining the Neogene behavior of the Nazca plate by geohistory analysis. Geology, 33(3), 165-168. Melnick, D., B. Bookhagen, M. R. Strecker, and H. P. Echtler 2009, Segmentation of megathrust rupture zones from fore-arc deformation patterns over hundreds to millions of years, Arauco peninsula, Chile, J. Geophys. Res., 114, B01407, doi:10.1029/2008JB005788. Burbank, D. W., y Anderson, R. S. 2011.Tectonic geomorphology. John Wiley & Sons. Figura 1. A y B, histogramas islas Choros y Damas, muestran la altura y frecuencia de los datos medidos en las islas; C, a la derecha perfil llano Choros con sus niveles de terrazas, a la izquierda distribución en altura de las medidas GPS tomadas en las islas Choros y Damas, en dicha figura, se puede observar la correlación en altura existentes entre las terrazas de las islas y las del llano Choros.