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Estilo estructural y modelo de evolución tectónica, cuenca Pisco Este, costa afuera - Perú
Resumen Ejecutivo
Este estudio presenta un análisis integral del estilo estructural y la evolución tectónica de la cuenca Pisco Este en su sector costa afuera (Perú), perteneciente al antearco peruano. Integrando por primera vez información sísmica 2D y 3D (2,496 km de líneas y 1,429 km² de cubos) con datos geológicos de superficie, se interpretaron seis horizontes sísmicos clave del Cenozoico y se identificaron cinco sistemas de fallas principales y un sistema de pliegues. La investigación permitió definir tres intervalos principales de deformación y proponer un modelo evolutivo que explica la compleja historia tectónica de la cuenca. Los resultados revelan una evolución desde un régimen extensional con subsidencia (~47-30 Ma), seguido por una fase compresiva con inversión tectónica y levantamiento (~30-16 Ma), hasta un período final (~16-0 Ma) caracterizado por la "convivencia" diacrónica de subsidencia (reactivación de fallas normales) y levantamiento, influenciado por la subducción y migración de la dorsal de Nazca. Este trabajo proporciona un marco tectono-estratigráfico robusto para entender la evolución de las cuencas del antearco peruano.
El estudio integra por primera vez datos sísmicos costa afuera con geología de superficie para descifrar la compleja evolución tectónica de la cuenca Pisco Este. Se identificaron tres intervalos de deformación distintos: extensional con subsidencia (47-30 Ma), compresivo con inversión tectónica (30-16 Ma), y un régimen mixto de "convivencia" diacrónica (16-0 Ma) influenciado por la dorsal de Nazca. El análisis de 5 sistemas de fallas y 1 sistema de pliegues permite proponer un modelo evolutivo donde cambios en la cinemática de convergencia de placas (oblicuidad, velocidad) y eventos como la subducción de la dorsal de Nazca controlaron la deformación, el levantamiento y la subsidencia de la cuenca a lo largo del Cenozoico.
Contexto y Problemática
La cuenca Pisco Este, parte del sistema de cuencas del antearco peruano, se ubica entre la Cordillera de la Costa (alto estructural) al oeste y la Cordillera Occidental al este. Si bien su sector costero ha sido estudiado a través de afloramientos que evidencian eventos de extensión y compresión cenozoicos, su extensión costa afuera permanecía poco conocida debido a la falta de integración con datos de subsuelo. La compleja historia tectónica de esta cuenca, que incluye la subducción de la placa de Nazca/Farallón y el paso de la dorsal de Nazca, requería un análisis integral para comprender los estilos estructurales, la cronología de la deformación y los controles tectónicos regionales. Este estudio busca superar esa brecha integrando información sísmica 2D/3D con geología de superficie para definir los estilos estructurales dominantes en diferentes períodos y proponer un modelo coherente de evolución tectónica para el Cenozoico.
Metodología de Investigación
1. Enfoque y Diseño
- Tipo: Investigación no experimental, observacional, analítica, con diseño transversal-causal.
- Objetivo: Determinar el estilo estructural y proponer un modelo de evolución tectónica cenozoica para el sector costa afuera de la cuenca Pisco Este.
- Unidades de análisis: Horizontes sísmicos (unidades estratigráficas), fallas y pliegues interpretados.
2. Fuentes de Datos y Procesamiento
- Datos de Subsuelo: Información sísmica 2D (2,496 km) y 3D (1,429 km²) proporcionada por Perupetro S.A.
- Datos de Superficie: Información geológica del sector costero de la cuenca (literatura técnica y científica).
- Software: Uso de software técnico especializado para manejo de datos sísmicos y el software Tensor Co para análisis estructural (estereogramas, determinación de esfuerzos σ1, σ2, σ3).
3. Etapas de Interpretación
- Interpretación Sísmica: Identificación y correlación de 6 reflectores sísmicos clave (horizontes) con unidades estratigráficas cenozoicas conocidas (desde el Eoceno Inferior hasta el Reciente).
- Análisis Estructural: Mapeo e interpretación de 71 fallas (normales, inversas, transcurrentes dextrales/sinistrales) y 3 pliegues anticlinales por propagación de falla.
- Definición de Intervalos: Delimitación de tres intervalos de tiempo clave (~47-30 Ma, ~30-16 Ma, ~16-0 Ma) basados en los mapas estructurales generados.
- Modelado Evolutivo: Integración de datos para determinar los estilos estructurales dominantes en cada intervalo y proponer un modelo de evolución tectónica vinculado a la cinemática de convergencia de placas.
Resultados Principales
1. Sistemas Estructurales Identificados
Se definieron cinco sistemas de fallas y un sistema de pliegues a partir de la interpretación sísmica:
- Sistema 1: Fallas normales (en-echelón) ~NO-SE, asociadas al borde oriental de la Cordillera de la Costa.
- Sistema 2: Fallas normales ~SO-NE, relacionadas con sistemas de grábenes y hemigrábenes.
- Sistema 3: Fallas de rumbo ~NNO-SSE, inicialmente dextrales, luego reactivadas como sinistrales.
- Sistema 4: Fallas de liberación ~SO-NE, relacionadas con la formación de grábenes.
- Sistema 5: Fallas normales reactivadas ~SO-NE.
- Sistema de Pliegues: Anticlinales por propagación de falla, con ejes semi-paralelos al Sistema 3.
2. Estilo Estructural por Intervalo de Tiempo
Se determinó un estilo estructural dominante para cada uno de los tres intervalos cenozoicos:
| Intervalo (Edad) | Rango de Tiempo | Estilo Estructural Dominante | Formaciones Involucradas |
|---|---|---|---|
| Intervalo I | ~47 - 30 Ma | Extensional con dominio de fallas normales acopladas a fallas de rumbo dextrales. | Caballas, Choros, Yumaque |
| Intervalo II | ~30 - 16 Ma | Compresivo con reactivación/inversión de fallas de rumbo (de dextral a sinistral) y componente inverso, generando plegamiento anticlinal. | Chilcatay, Pisco Inferior |
| Intervalo III | ~16 - 0 Ma | "Convivencia" diacrónica de subsidencia (reactivación de fallas normales) en el norte y levantamiento en el sur, influenciado por la dorsal de Nazca. | Pisco Superior, Changuillo |
3. Modelo de Evolución Tectónica
Intervalo I (~47-30 Ma): Régimen Extensional y Subsidencia
- Contexto Cinemático: Convergencia oblicua alta de la placa Farallón (~N24°), velocidad ~10 cm/año, retroceso (rollback) positivo de la losa.
- Deformación: Transpresión tipo E (Fossen & Tikoff, 1998) entre los bloques rígidos de la Cordillera de la Costa y la Occidental, resultando en acortamiento vertical (σ1) y estiramiento horizontal (σ3). Esto generó un patrón de fallamiento extensional (normales) y transcurrente (dextral), permitiendo la subsidencia activa y la formación de hemigrábenes compartimentados por fallas de rumbo.
- Paleo-esfuerzo: Extensional principal ~N340.
Intervalo II (~30-16 Ma): Cambio a Régimen Compresivo y Levantamiento
- Contexto Cinemático: Cambio en el ángulo de convergencia (~20° hacia el SE respecto al intervalo anterior) y aumento en la velocidad (~12-15 cm/año).
- Deformación: Transpresión tipo B (Fossen & Tikoff), resultando en acortamiento horizontal (σ1) y estiramiento vertical (σ3). Reactivación/inversión tectónica de las fallas de rumbo dextrales a un sentido sinistral, con un fuerte componente inverso. Esta inversión generó pliegues anticlinales (ej: San Salvador, Santa Sofía, San Felipe) con ejes ~NNO-SSE y un levantamiento gradual de la cuenca.
- Paleo-esfuerzo: Compresivo principal ~N52.
- Evidencias: Estratos de crecimiento en los anticlínales y discordancia erosiva (mega-secuencia P).
Intervalo III (~16-0 Ma): Régimen Mixto e Influencia de la Dorsal de Nazca
- Contexto Cinemático: Subducción plana y migración hacia el SE de la dorsal de Nazca (a partir de ~4 Ma).
- Deformación Diacrónica: "Convivencia" de dos estilos:
- Subsidencia y reactivación extensional en el norte de la cuenca, fuera del radio de impacto directo de la dorsal.
- Levantamiento continuo en el sur, relacionado con el paso y subducción de la dorsal de Nazca (radio de ~100 km a cada lado del eje).
- Paleo-esfuerzo: Orientación principal ~N330 en las zonas de reactivación extensional.
Discusión e Interpretación
Integración de Datos y Control Tectónico Regional
- Valor de la Integración Sísmica-Superficial: Este estudio demuestra la potencia de integrar datos de subsuelo (sísmica) con información geológica de superficie para desentrañar la historia tectónica de cuencas poco estudiadas en su sector costa afuera. La correlación de horizontes sísmicos con unidades estratigráficas costeras conocidas fue fundamental.
- Control por Cinemática de Placas: La evolución de la cuenca Pisco Este está íntimamente ligada a cambios en los parámetros de convergencia de la placa oceánica (Farallón/Nazca): oblicuidad, velocidad y ángulo de convergencia. El paso de un régimen extensional a compresivo (~30 Ma) coincide con un cambio significativo en estos parámetros.
- Modelos de Transpresión: La aplicación de los modelos de transpresión de Fossen & Tikoff (1998) proporciona un marco mecánico sólido para explicar la coexistencia de fallas normales y de rumbo (Intervalo I, Tipo E) y la generación de pliegues a partir de la inversión de fallas de rumbo (Intervalo II, Tipo B).
- Impacto de la Dorsal de Nazca: El evento de subducción plana y migración de la dorsal de Nazca (~4 Ma en adelante) actúa como un control tectónico de primer orden en el Intervalo III, generando un patrón espacialmente variable de levantamiento (sobre la dorsal) y subsidencia (en sus flancos), explicando la "convivencia" diacrónica de estilos deformacionales.
- Correlación Regional: Los regímenes extensionales y compresivos identificados concuerdan con observaciones en otras cuencas del antearco peruano (Salaverry, Lima) y con estudios previos en el sector costero de Pisco Este, validando el modelo propuesto a escala regional.
Conclusiones Principales
- Se definieron tres intervalos de deformación con estilos estructurales distintivos para la cuenca Pisco Este costa afuera durante el Cenozoico: Extensional (~47-30 Ma) con subsidencia activa, Compresivo (~30-16 Ma) con inversión tectónica y levantamiento, y un régimen mixto de "Convivencia" diacrónica (~16-0 Ma) con subsidencia y levantamiento simultáneos en diferentes sectores.
- Se identificaron y mapearon cinco sistemas de fallas principales (normales, de rumbo dextral/sinistral, de liberación) y un sistema de pliegues anticlinales por propagación de falla, cuya actividad y reactivación definen la arquitectura estructural de la cuenca.
- La evolución tectónica de la cuenca está controlada principalmente por cambios en la cinemática de convergencia de las placas oceánicas (Farallón/Nazca): una alta oblicuidad y rollback positivo favorecieron la extensión y subsidencia inicial, mientras que un cambio en el ángulo y un aumento en la velocidad de convergencia desencadenaron la inversión tectónica y el régimen compresivo.
- El evento de la subducción y migración de la dorsal de Nazca (especialmente desde ~4 Ma) es el factor clave que explica el patrón diacrónico del Intervalo III, causando levantamiento localizado en su traza y reactivación extensional/subsidencia en las áreas circundantes.
- Este estudio integrador (sísmica 2D/3D + geología de superficie) proporciona un modelo de evolución tectónica robusto y actualizado para la cuenca Pisco Este, que sirve como marco de referencia para futuras exploraciones en el antearco peruano y mejora la comprensión de la respuesta de las cuencas de antearco a cambios en la dinámica de subducción.
- La metodología aplicada, basada en la interpretación sísmica detallada, el análisis estructural cuantitativo y la integración con modelos tectónicos regionales, demuestra ser una herramienta poderosa para el análisis de cuencas en márgenes convergentes complejos.
Palabras claves: Cuenca Pisco Este, costa afuera, sísmica 2D y 3D, estilo estructural, evolución tectónica, fallas, pliegues, antearco peruano, transpresión, dorsal de Nazca, inversión tectónica, subsidencia, levantamiento, Cenozoico.
Referencia Completa
Peña Sierra, F. D., Del Valle Jurado, C., & Jacay Huarache, J. P. (2023). Estilo estructural y modelo de evolución tectónica, cuenca Pisco Este, costa afuera - Perú. Revista del Instituto de Investigación de la Facultad de Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas, 26(52), e25260. https://doi.org/10.15381/itgeo.v26i52.e5260
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