Alzamiento pleistoceno de la Península de Mejillones: una discusión a partir de edades 10BE cosmogénico y modelos de evolución de paisaje (LEMS).

Abstract

El Morro Mejillones, una estructura ubicada en el norte de la Península de Mejillones en la Región de Antofagasta, Chile, ha mostrado tener una de las mayores tasas de alzamiento tectónico a lo largo del margen convergente activo del norte chileno; para estudios morfotectónicos, este sector resulta particularmente interesante debido al amplio registro y el buen estado de preservación de terrazas marinas pleistocenas. Esta estructura habría comenzado a alzarse en el Plioceno tardío (~3 Ma), periodo durante el cual habría experimentado variaciones en la tasa de alzamiento, evidenciado en rasgos geomorfológicos como, por ejemplo, la presencia de un paleo acantilado marino de aproximadamente 100 m de altura, el cual separa un conjunto de terrazas bajas más jóvenes de un grupo de terrazas altas más antiguas. Otra característica que resulta interesante estudiar más a fondo, es la ausencia de terrazas más jóvenes posteriores al MIS 9c (326 ka) en esta zona. Un detallado análisis de la historia de alzamiento del Morro Mejillones contribuiría en una mejor comprensión de cómo las variaciones en las tasas de alzamiento en los márgenes de subducción afectan al registro y desarrollo de terrazas marinas y otros rasgos geomorfológicos. Este trabajo presenta tasas de alzamiento estimadas a partir de los shoreline angles y edades de exposición 10Be cosmogénico inéditas y dataciones publicadas en el estudio realizado por Binnie et al. 2016. Estas últimas debieron ser recalculadas utilizando las tasas de producción de Stone (2000), modelo modificado a partir de Lal (1991). Los shoreline angles de cada nivel de terraza identificado fueron obtenidos utilizando la interfaz TerraceM 2 para Matlab (Jara-Muñoz et al. 2019). Con las edades de exposición disponibles se realizó un mapeo detallado del conjunto de terrazas bajas. La utilización de modelos de evolución de paisaje (LEMs) aplicados a relieves costeros en zonas de subducción, permite observar, de manera teórica, el comportamiento del alzamiento de terrazas marinas en distintos escenarios con diferentes tasas de alzamiento. En el contexto del Morro Mejillones, los modelos se realizaron iniciando desde los 1500 ka, utilizando tasas de alzamiento constantes desde 0,1 hasta 1,5 m/ka, y tasas variables entre 0,1 y 1,2 m/ka en distintos periodos, con el fin de observar y replicar la historia de alzamiento del Morro Mejillones. El análisis de los shoreline angles revela que, para el conjunto de terrazas bajas, existen al menos 5 terrazas. La terraza más alta (300 ms.n.m.) se habría formado durante el MIS 15 (574 ka). Las sucesivas terrazas, a 210 ms.n.m., 184 ms.n.m., 168 ms.n.m., 122 ms.n.m., se habrían formado, respectivamente, durante los MIS 13c (524 ka), MIS 13a (488 ka), MIS 11 (404 ka) y MIS 9c (326 ka); esta última, identificada como la más joven del registro. Las tasas de alzamiento acumulado a partir del MIS 15 alcanzan los 0,57 ± 0,03 m/ka, que disminuye hasta los 0,38 ± 0,05 m/ka a partir del MIS 9c. Analizando en detalle la historia de alzamiento del Morro Mejillones, en periodos más restringidos, desde el MIS 15 se registran periodos con tasas de alzamiento promedio cercanas a 1,4 m/ka que incluso llegan a valores de hasta 1,80 ± 0,60 m/ka, que disminuyen significativamente a partir MIS 11 (404 ka), alcanzando tasas de alzamiento inferiores a los 0,22 ± 0,04 m/ka. A partir de los modelos de evolución del paisaje, se propone que para la formación del gran acantilado que separa las terrazas altas de las bajas, se habría requerido tasas de alzamiento inferiores a 0,3 m/ka, al menos, para un periodo comprendido entre los 1.500 ka y los 570 ka (~ MIS 15). Luego, para que la secuencia de terrazas del MIS 15, MIS 13c, MIS 13a, MIS 11 y MIS 9c se preserve, se habría requerido una tasa de alzamiento elevada, de al menos 1,2 m/ka, a partir del MIS 15. Esta tasa de alzamiento, sin embargo, no habría sido constante, sino que habría disminuido progresivamente desde el MIS 11 hacia el MIS 9c, hasta alcanzar los 0,4 m/ka. Finalmente, los modelos sugieren que terrazas posteriores al MIS 9c no se preservarían en condiciones de tasas inferiores a 0,3 m/ka. En resumen, la historia de alzamiento del Morro Mejillones estaría controlada por periodos de bajas tasas de alzamiento pre-MIS 15, una aceleración en las tasas durante el MIS 15, y una desaceleración en las tasas de alzamiento que habría comenzado durante el MIS 11, evidenciándose aún más en el periodo post-MIS 9c. Además, con base en la propuesta de trabajos previos, durante el MIS 3 (~40 ka) habría ocurrido otra aceleración, afectando solo la parte norte del Morro Mejillones, condición que se preservaría hasta la actualidad.