Seismic-stratigraphic architecture of the Oligocene-Pliocene Camaná Formation, southern Peruvian forearc (Province of Arequipa)

Abstract

Arquitectura sísmica-estratigráfica de la Formación Camaná del Oligoceno-Plioceno, Antearco del sur de Perú (Provincia de Arequipa). La Cuenca Camaná-Mollendo es una depresión de margen activo en el sur de Perú, la cual es elongada en sentido ~NW-SE y se extendiende desde la cordillera de la Costa hasta la fosa Perú-Chile. Esta cuenca consiste en un sistema de graben y semigrábenes y está rellenada con rocas sedimentarias de edad Oligoceno a Plioceno, correspondientes a la Formación Camaná (deltaico y fluvial, ~500 m de espesor). Una integración de datos provenientes de columnas estratigráficas, sísmica de reflexión 2D costa afuera, proveniencia sedimentaria, y geocronología de U-Pb en zircones volcanoclásticos ayudó a elaborar un cuadro tectono-cronoestratigráfico de toda la Cuenca Camaná-Mollendo. Para llevar a cabo esta integración, en primer lugar se requirió reinterpretar geológicamente la data sísmica 2D costa afuera y resaltar las características estratigráficas más prominentes (i.e., superficies erosivas), las cuales son atribuibles a la Formación Camaná. Estas características lograron ser correlacionadas con las superficies erosivas definidas en la Formación Camaná costa adentro y dieron como resultado la siguiente división: (i) “Unidad CamA” de la Formación Camaná (deltas de grano grueso) y (ii) “Unidad CamB” de la Formación Camaná (depósitos fluviales). La Unidad CamA se subdividió en tres subunidades en base a discontinuidades estratigráficas menores y diferencias en su geometría depositacional (i.e., A1: Oligoceno; A2: Mioceno inferior; y A3: Mioceno medio). La Unidad CamA refleja geometría progradante (A1 y A2) y “onlapante” (A3). La Unidad CamB (Mioceno superior a Plioceno) comprende conglomerados fluviales e hiperpícnicos de alta energía. Cada una de estas unidades y subunidades se extienden costa afuera de Camaná y mantienen similares geometrías depositacionales y los mismos límites secuenciales. En los depósitos costa afuera, las subunidades A1 y A2 (Oligoceno a Mioceno Inferior) están agrupadas como “A1+A2” debido a que ambos muestran similares geometrías progradacionales y es difícil diferenciarlos. Un sistema regresivo (RST) representa estas subunidades. Estos depósitos alcanzan ~2,5 km de espesor, y están intensamente afectados por fallas normales y lístricas asociados a geometrías depositacionales pinch-out. Los estratos de la subunidad A3 (Mioceno Medio) reflejan un sistema transgresivo (TST), y cubren toda la cuenca con sedimentos finos. La subunidad A3 alcanza ~1 km de espesor, y se caracteriza por su geometría “onlapante”, y menor proporción de tectónica sinsedimentaria. Finalmente, la depositación de la Unidad CamB (Mioceno Superior a Plioceno) ocurrió durante un nuevo episodio regresivo (RST), la cual se vuelve deltaica y progradacional costa afuera y está mucho menos afectada por fallas sinsedimentarias. Los límites estratigráficos entre “A1+A2” y A3, y entre A3 y CamB observados costa adentro se utilizan para diferenciar, correlacionar y predecir las principales geometrías depositacionales y sistemas depositacionales encadenados interpretados para los depósitos costa afuera. Los reflectores sísmicos de alta frecuencia representan tales límites y apoyan la subdivisión de la Formación Camaná costa afuera. Estos límites son además utilizados para definir depocentros a lo largo de la Cuenca Camaná- Mollendo, donde los depocentros más voluminosos están ubicados en las cercanías de los grandes valles (e.g., Planchada, Camaná y Punta de Bombón). Los depósitos de las subunidades “A1+A2” son considerados como un potencial reservorio de hidrocarburos debido a su alta tasa de sedimentación. Los depósitos de la subunidad A3 son transgresivos y considerados como una potencial roca sello. Estructuralmente, la Cuenca Camaná-Mollendo está compuesta por elementos estructurales propios de sistemas de grábenes y semi-grábenes, los cuales están orientados preferencialmente ~NW-SE (orientación andina)