Quaternary geological-geomorphological evolution of the uppermost course of the Río Laja Valley

Abstract

La historia geológica del Cuaternario en el tramo superior del valle del río Laja corresponde a una compleja interrelación entre volcanismo, procesos de remoción en masa y sedimentarios aluvio-fluviales. El valle fue modelado inicialmente por la acción glaciaria del Pleistoceno inferior en rocas de las formaciones terciarias Cura-Mallin y Trapa-Trapa, ademas de rocas plutónicas, sobre las cuales se disponen en discordancia cuatro grandes unidades cuaternarias; el cono poligénico de Quilleco, una secuencia de rocas volcánicas pleistocenas, el volcán Antuco y el deposito de avalancha volcánica de Antuco. Los depósitos del cono poligénico de Quilleco representan a facies mixtas volcano-sedimentarias intermedias y distales de los estratovolcanes que originaron las secuencia de rocas volcánicas pleistocenas con las cuales engranan lateralmente. El volcán Antuco corresponde a un estratovolcán mixto y compuesto, de composición basáltica y andesitico-basáltica, cuya actividad se inicio ca. 130.000 a A.P. La primera etapa de su desarrollo (Antuco 1) culmino 9.700± 600 a A.P. con el colapso gravitacional lateral del edificio, que origino la gran avalancha volcánica de Antuco, cuyos materiales represaron el desagüe natural del lago del Laja y de sus quebradas afluentes. El colapso gravitacional fue el resultado de una actividad eruptiva freatomagmatica de tipo Bandai-San la que produjo, casi simultaneamente, flujos piroclasticos turbulentos, de tipo de oleadas de base húmeda, compuestos de cenizas basalticas negras cuyos depositos primarios se han denominado Arenas Negras de Trupan-Laja. El volcán actual (Antuco 2) incluye un cono principal de lavas y escorias y la emisión de, al menos, tres flujos piroclasticos importantes de poco espesor, localmente separados por depósitos de corrientes de barro y coluvios. Posteriormente, debido a la ruptura del represamiento del lago del Laja, las cenizas negras fueron removidas hasta la Depresión Central, donde formaron un gran abanico aluvial de aproximadamente 50 x 60 km2.

The Quaternary geological history of the uppermost the Río Laja valley shows a complex interrelation between volcanic, mass wasting, and alluvial and fluvial sedimentary processes. The valley was initialiy carved by Lower Pleistocene glacial action on a Tertiary basement (Cura-Mallín and Trapa-Trapa Formations, intrusives), over which four major Quaternary units were deposited unconformably: the polygenic Quilleco alluvial cone, a Pleistocene volcanic sequence, and the products of the Antuco volcano and the Antuco volcanic avalancha. The Quilleco polygenic cone includes mixed intermediate and distal volcano-sedimentary facies which interfinger with the Pleistocene volcanic sequence derived from coeval stratovolcanos. The Antuco volcano is a mixed and composite andesitic to basaltic andesitic stratovolcano of basalt, which commenced its activity ca. 130,000 yr B.P. Its first constructive phase (Antuco 1) culminated at 9,700± 600 yr B.P. with the lateral gravitational collapse of the edifice; this event produced the major Antuco volcanic avalancha which dammed the natural outlet of Lago del Laja and its tributaries. The gravitational collapse was the final result of a Bandai-San type phreatomagmatic eruptive event associated with almost simultaneous wet turbulent pyroclastic base surges made up of black basaltic ash (Arenas Negras de Trupán-Laja). The present Antuco volcano (Antuco 2) includes the eruptive event that built the main cone with lavas and scoria falls and the eruption of, at least, three pyroclastic flows, locally separated by mud-flow and colluvial deposits. Later, due to the rupture of the Lago del Laja dam, the ash deposits were remobilized by debris flows which came down from the upper reaches of the river to the Central Depression where they formed a major alluvial fan of approximately 50 x 60 km2.