Long-lived crustal damage zones associated with fault intersections in the high Andes of Central Chile Translated title: Zonas de daño cortical de larga vida, asociadas con intersecciones estructurales en los altos Andes de Chile central

Abstract

ABSTRACT Long-lived, high-angle fault systems constitute high-permeability zones that can localize the upward flow of hydrothermal fluids and magma throughout the upper crust. Intersections of these types of structures can develop complex interference patterns, which constitute volumes of damaged rock (networks of small-scale faults and fractures) where permeability may be significantly enhanced. This is relevant for understanding regional-scale structural controls on the emplacement of hydrothermal mineral deposits and volcanic centers, and also on the distribution of areas of active upper-crustal seismicity. In the high Andes of central Chile, regional-scale geophysical (magnetic, gravimetric, seismic) and structural datasets demonstrate that the architecture of this Andean segment is defined by NW- and NE-striking fault systems, oblique to the N-S trend of the magmatic arc. Fault systems with the same orientations are well developed in the basement of the Andes. The intersections of conjugate arc-oblique faults constitute the site of emplacement of Neogene intrusive complexes and giant porphyry Cu-Mo deposits, and define the location of major clusters of upper- crustal earthquakes and active volcanic centers, suggesting that these fault systems are still being reactivated under the current stress regime. A proper identification of one-dimensional, lithospheric-scale high-permeability zones located at the intersections of high-angle, arc-transverse fault systems could be the key to understanding problems such as the structural controls on magmatic and hydrothermal activity and the patterns of upper-crustal seismicity in the high Andes and similar orogenic belts.

Translated abstract

RESUMEN Los sistemas de falla de alto ángulo y de larga vida constituyen zonas de alta permeabilidad que pueden focalizar el flujo ascendente de fluidos hidrotermales y magma a través de la corteza superior. La intersección de estructuras de este tipo involucra el desarrollo de patrones de interferencia complejos, que constituyen volúmenes de roca dañada (redes de fallas y fracturas de pequeña escala) en las cuales la permeabilidad está particularmente incrementada. Esto es relevante para la comprensión tanto del control estructural regional sobre el emplazamiento de depósitos minerales y centros volcánicos, como de la distribución de áreas de sismicidad cortical activa. En los Andes de Chile central, estudios geofísicos de escala regional (magnetismo, gravimetría, sismicidad) y datos estructurales demuestran que la arquitectura de este segmento andino está definida por sistemas de falla con rumbos NW y NE, oblicuas al eje N-S del arco magmático. Sistemas de falla de la misma orientación están bien desarrollados en el basamento andino. La intersección de fallas conjugadas oblicuas al arco constituye el sitio de emplazamiento de complejos intrusivos neógenos y de pórfidos de Cu-Mo gigantes, y define la ubicación de agrupaciones mayores de sismos corticales y de centros volcánicos activos, lo cual sugiere que estos sistemas de falla continúan siendo reactivados bajo el régimen de esfuerzos actual. Una adecuada identificación de zonas unidimensionales de alta permeabilidad y de escala litosférica, ubicadas en la intersección de sistemas de falla de alto ángulo oblicuos al arco, puede ser clave para la comprensión de problemas como el control estructural de la actividad magmática e hidrotermal y los patrones de sismicidad cortical en los Andes y otros cinturones orogénicos similares.