Interaction between magmatic and tectonic stresses during dyke intrusion Interacción entre esfuerzos magmáticos y tectónicos durante la intrusión de diques

• Main Author: Jorge Skarmeta
• Format: Article
• Language: English
• Published: Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) 2011-07-01
• Series: Andean Geology
• Subjects: Diques basálticos; Orientación preferencial; Esfuerzos magmáticos y tectónicos; Fallamiento magmático; Viscosidad del magma; Régimen hidrostático; Basaltic dykes; Shape preferred orientation; Magmatic and tectonic stress; Magmatic faulting; Magma viscosity; Hydrostatic regime
• Online Access: http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-71062011000200008
• ISSN: 0718-7092; 0718-7106

Cataclastic and mylonitic rocks exposed in the southwestern part of the Peninsula de Mejillones, northern Chile, are intruded at high angles of the foliation by younger, steeply inclined (±70°) basaltic dykes that resemble intrusive tension gashes with knife-edge contacts with the country rocks. These late dykes developed sigmoidaly-shaped, preferred orientation paths defined by oriented pyroxene phenocrysts that vary in size, aspect ratio, concentration and distribution across the width of an individual dyke. This banding has z and s asymmetries that indicate the sense of displacement of the country rock. The relative involvement of the coeval, internal and external stresses that caused the finite strains is estimated by using a partition analysis. The phenocryst location and size distribution are related to the internal magma flow velocity (u m) stress component, whereas the sigmoid banding is linked to the external tectonic wall displacement velocity (±u). Dyke wall sliding with or against the magma flow induced the asymmetric shear strain distribution. The measured strain and displacements are analyzed using the deformation model of viscous laminar flow confined between two parallel plates moving parallel to each other with opposed motion. The shear stresses related to magma intrusion and frictional dyke-wall shear are quantified on the basis of magma flow displacements, cooling times and the temperature dependent viscosity of basalts in the linear rheology range. At the estimated depth where the intrusion and deformation occurred, the state of stress was close to being hydrostatic. This conclusion is in agreement with established models of active-collapsing volcanic centres, where bulk permeability is accommodated by means of a mesh of interconnected dykes and active faults. This interactivity tends to re-equilibrate, locally and transiently, any excess differential stress and redistributes excess magmatic pressures to create a uniform hydrostatic stress regime.<br>Las rocas cata-clásticas y miloníticas expuestas en la parte suroeste de la Península de Mejillones del norte de Chile están intruidas por un sistema de diques basálticos de alta inclinación (±70°). Estos muestran contactos intrusivos netos, grietas de tensión e internamente una orientación sigmoidal definida por un alineamiento de fenocristales de piroxeno, los que decrecen en tamaño y concentración desde el centro hacia los bordes de los diques. A partir de la geometría de la orientación preferencial se establecen los sentidos de desplazamiento de las rocas de caja, los que corresponden a sistemas de cizalle conjugados, con asimetrías en s y z respectivamente. La participación relativa de los esfuerzos fue segregada en una componente interna o magmática y una externa o tectónica. La zonación y concentración de los fenocristales están relacionadas con el flujo magmático (u m), mientras que la orientación sigmoidal preferente con los esfuerzos tectónicos asociados con el desplazamiento (±u) de la roca de caja. El desplazamiento de las fallas, a favor o en contra del flujo magmático, induce la asimetría de la deformación de cizalle finita. La deformación y el desplazamiento se analizan en conjunto con modelos de deformación de flujos viscosos y laminares contenidos entre dos placas paralelas con movimiento en el sentido opuesto. Los esfuerzos de cizalle derivados de la intrusión de magma y del fallamiento son cuantificados sobre la base de desplazamientos de flujos magmáticos, tiempos de enfriamiento y viscosidad de los magmas basálticos en el rango de la reología lineal. Para la profundidad estimada de intrusión y deformación, el estado de esfuerzos fue cercano al hidrostático. Esta conclusión es concordante con los modelos establecidos para el colapso de centros volcánicos activos en donde la permeabilidad es acomodada por mallas interconectadas de diques y fallas activas. Esta interconectividad tiende a equilibrar las presiones supra-hidrostáticas, transcientes y locales, y a distribuir el exceso de presión magmática para mantener los equilibrios hidrostáticos.