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Space and time variability of active deformation in the Salar de Atacama, Andes Precordillera of Chile

Applicant Picotti Vincenzo
Number 188702
Funding scheme Project funding
Research institution Geologisches Institut ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Geology
Start/End 01.11.2020 - 31.10.2024
Approved amount 296'464.00
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Keywords (13)

active tectonics; Precordillera of Chile; Salar de Atacama; tectonic evolution; Pleistocene; Holocene; temporal variability; spatial variability; Cordillera de la Sal; northern termination; Andean subduction; plate coupling; megaearthquakes

Lay Summary (Italian)

Lead
Le Ande sono una delle catene montuose più grandi del mondo per estensione ed altezza. La storia deformativa recente del settore sommitale all’altezza del Tropico del Capricorno in Cile settentrionale non è ancora chiarita. Questa incertezza si riverbera sulla pericolosità sismica della regione, abitata soprattutto sul lato argentino. I nuovi dati di dettaglio permetteranno di comprendere l’evoluzione nel tempo delle strutture tettoniche attive nella terminazione nord della Cordillera de la Sal, e con essa ipotizzare uno scenario geodinamico regionale.
Lay summary

Soggetto e obiettivo

Adottando strumenti classici della geologia esplorativa, quali prospezioni da satellite e sul terreno, questo progetto intende ricostruire lo stile strutturale della Cordillera de la Sal, al margine ovest del Salar de Atacama. Quindi, tramite analisi di laboratorio si provvederà alla datazione dei depositi formatisi ad opera di corsi d’acqua più o meno effimeri ed interessati dalla deformazione tettonica. Lo studio di sedimenti Pleistocenici di circa 2 Milioni di anni, di terrazzi fluviali formatisi negli ultimi 100.000 anni e di depositi interni alle grotte della Cordillera de la Sal formati negli ultimi 5000 anni permetterà di definire le condizioni tettoniche e gli intervalli temporali di attività delle faglie che definiscono il rilievo. Questa ricostruzione verrà svolta lungo la terminazione settentrionale della Cordillera, seguendola fino a dove la catena viene sepolta dai depositi vulcanici dell’arco magmatico attivo, in modo da comprenderne le geometrie in funzione della variazione nello spazio della deformazione.

Contesto socio-scientifico

La ricostruzione del contesto geodinamico regionale, oltre all’indubbio avanzamento delle conoscenze scientifiche, permetterà di meglio definire gli scenari di pericolosità sismica per l’area. Si potrà chiarire, soprattutto, la possibilità di avere megaterremoti (M ³8) nel settore pedemontano argentino (provincie di Jujuy e Salta).

Parole chiave

Active tectonics, Precordillera of Chile, Salar de Atacama, tectonic evolution, Pleistocene, Holocene, temporal variability, spatial variability, Cordillera de la Sal, northern termination, Andean subduction, plate coupling, megaearthquakes.

Direct link to Lay Summary Last update: 17.01.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

Mountain belts are built over tens of millions of years. Geologists working in active structures mostly deal with much shorter timescales, such as years, in the case of geodesy, 102 to 103 yrs in case of seismology, or up to 104 yrs for paleoseismic research on trenches and fault scarps. One of the most difficult timescales to study is from 103 to 105 yrs which bridges the timescale from individual earthquakes or earthquake series to the time required to accumulate finite strain leading to the building of mountain belt topography and structures. This timescale is too long to be addressed by seismology, geodesy or even paleoseismology, and yet is the critical timescale to define fault slip variability, strain partitioning between faults, or rheological changes near the fault plane, such as changing fluid pressure or grain size of the damaged zone. Addressing these issues requires observations and detailed study of accumulated deformation over 103 to 105 yrs, which falls under the purview of tectonic geomorphology and syntectonic sedimentation. The front of the Cordillera de la Sal, a late Tertiary fold and thrust belt in the Pre-Andean depression of the central Andes, offers the possibility to study an active fault system and its spatial and temporal variability. We will be able to document strain and strain rates associated with the frontal structure, by creating a detailed geological map and extracting cross sections. Our preliminary observations suggest the existence of growth strata in the Pliocene to Pleistocene continental stratigraphic units that will allow us to assess the average rate of slip along the frontal structure at the 106 yrs timescale. There are documented, but understudied, deformed and uplifted strath terraces, which can be used to establish slip rates valid for the Late Pleistocene, i.e. over ca. 105 yrs. Finally, deformed Holocene cave conduits will provide average slip rates at the 104 yrs timescale. The proposed project will provide new data across timescales in order to address several open questions for the geology and geodynamics of the Central Andes. Open questions are as fundamental as establishing whether the region is accumulating compressional or extensional strain over the subduction megathrust earthquake cycle, and at the timescale important to mountain building. Resolving deformation over intermediate timescales has important implications for the degree of coupling between the subducting and the upper plates.
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