Procesos de transporte de fluidos hidrotermales a lo largo de un sistema de fallas : geología estructural y modelamiento numérico con elementos de borde

En esta tesis se estudia un sistema hidrotermal de tipo Pórfido Cuprífero del Mioceno tardío ubicado en la cordillera principal, de la región del Maule y desarrollado a lo largo de un sistema de fallas transtensionales paralelas al margen de subducción. El objetivo principal de este estudio es entender la relación que existe entre la deformación frágil de las rocas de la corteza superior y el transporte de fluidos hidrotermales a través de las fallas reconocidas en el área de estudio, entendiendo cual es el rol que ellas tienen en el aumento de permeabilidad relativa en la zona. Para esto se utilizaron distintas metodologías, entre ellas la compilación de un mapa regional de escala 1:100000, el desarrollo de un mapa distrital con énfasis en los elementos estructurales principales para entender su cinemática, litología y alteración hidrotermal. Se realizó un análisis a través del software Faultkin de los principales sitios estructurales, junto a la inversión del stress a través del software MIM de las fallas medidas en el área de estudio. Además, se realizó un análisis petrográfico, calcográfico y geo-cronológico con muestras de la zona de estudio. Finalmente, se implementó el método 2D Boundary Element Displacement Discontinuity Method (BEM), comprobando la factibilidad mecánica y cinemática de dos fallas principales NS para desarrollar un stepover extensional. Los resultados del trabajo de campo indican que geología local se caracteriza por rocas volcánicas andesíticas y volcano-sedimentarias asociadas a la Formación Abanico (Eoceno Superior - Mioceno Inferior), instruidas por dos generaciones de diques; unos de composición andesítica contemporáneos a la Formación Abanico y otros de composición granodioríticos datados con el método U-Pb en circones, obteniéndose una edad de aproximadamente 18 Ma. Se estudiaron las fallas presentes en la zona de estudio y se encontraron distintos sistemas de fallas de acuerdo a su orientación y cinemática: (1) Fallas NS sub-verticales dextrales que generan un stepover; (2) Fallas N60°E/subverticales dextral-normal ubicadas en el interior del stepover, y (3) Fallas N40°-60°W/subverticales siniestrales que cruzan el stepover. La alteración identificada corresponde a tres zonas de alteración hidrotermal, un centro de alteración potásica rodeado de alteración fílica y un halo externo de alteración propilítica.El modelamiento númerico con elementos de borde (BEM), de un stepover extensional entre fallas NS dextrales, sin overlap, escalado según lo observado en terreno, y que incorpora una discontinuidad elongada en rumbo NE que une las trazas de las fallas, que representa los diques granodioríticos, entrega como resultado la magnitud del deslizamiento, apertura y el estado de stress local de este modelo. Este modelamiento considera 4 casos para el rumbo del stress principal máximo ó stress compresivo remoto que varía entre N46ºE y N81ºE, para los siguientes dos escenarios, uno con presencia de fluido a lo largo de las estructuras y otro sin presencia de fluido. Los resultados indican: (1) un mayor deslizamiento para la falla favorablemente orientada respecto al rumbo del stress remoto, (2) una apertura localizada en el centro del stepover concentrando los fluidos, y (3) una rotación del máximo stress local a medida que se acerca a la zona asociada a una presión de fluido (distribuida a ± 2 km desde el centro del stepover). Como conclusión, el mejor escenario que correlaciona la información de terreno con los resultados del modelo numérico corresponde al caso de un stress remoto de rumbo N81°E que explicaría la formación de fallas secundarias NE, NW en la ausencia de presión de fluido y EW cuando existe presión de fluido en el sistema hidrotermal. La intersección y orientación de estas fallas aumentarían la permeabilidad relativa de la roca de caja, facilitando el ascenso de fluidos a través de fracturas hidráulicas, concentrando la alteración entre las fallas NS (Falla Huemulina y Falla Infiernillo) donde se tiene un régimen extensional local, consistente con la geometría de los halos de alteración observados en terreno.