260 Revista de la Asociación Geológica Argentina 71 (2): 260 - 266 (2014)
DEFORMACIÓN SÍSMICA RECIENTE DE LA SIERRA DE 
PIE DE PALO, PROVINCIA DE SAN JUAN
 
Guillermo MONSALVO1,2, Patricia ALVARADO1,2, Mauro SÁEZ1, Lepolt LINKIMER3 e Inés BILBAO1
 
1 Departamento de Geofísica y Astronomía, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de San Juan, San Juan. 
E-mail: vgmonsalvo@gmail.com 
2 Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT-FONCyT).
3 Escuela Centroamericana de Geología, Universidad de Costa Rica, San Pedro, Costa Rica.
RESUMEN 
 
En este trabajo se estudia la actividad sísmica en la  sierra de Pie de Palo durante enero 2008 a diciembre 2009. Los datos uti-
lizados fueron registrados por 52 estaciones sismológicas de los experimentos SIEMBRA y ESP. En ese período, 149 sismos 
corticales fueron localizados con magnitudes locales entre  0,8<M<3,7 y profundidades de hasta 40 km. Los resultados indi-
can que la sismicidad se encuentra principalmente distribuida en la sierra de Pie de Palo con una ausencia en el sector centro 
occidental de la sierra y valle de Tulum. Además, se observa una distribución de sismos diferente para la corteza situada al norte 
con respecto al sur de la sierra: en el bloque norte, 52 hipocentros ocurrieron a niveles de corteza media a inferior mientras que 
en el boque sur, 73 sismos se concentraron principalmente en niveles corticales intermedios. Se observa una buena correlación 
de la sismicidad con el modelo de corteza local propuesto por Perarnau et al. (2010) posicionándose la mayor ocurrencia de acti-
vidad sísmica a profundidades de corteza media a inferior y ninguna determinación sísmica en el nivel más inferior sugiriendo 
un comportamiento probablemente más dúctil. Un total de 128 mecanismos focales fueron determinados utilizando primeros 
arribos de ondas P que indican soluciones principalmente de tipo inverso e inverso con componente de rumbo. Los resultados 
están de acuerdo con un acortamiento cortical en dirección aproximada este-oeste. Además, el estudio de las fuentes sísmicas 
realizado sugiere una deformación asociada diferente para los bloques que componen a la sierra, tanto en su extensión areal 
como en profundidad cortical. 
Palabras clave: Sismos corticales, retroarco andino, nivel de despegue, mecanismos focales, bloques de basamento
 
ABSTRACT
 
Seismic deformation of  the Sierra de Pie de Palo, San Juan Province 
In this paper we study the seismic activity in the Sierra de Pie de Palo during January 2008 to December 2009 using data recor-
ded by 52 seismic stations from the SIEMBRA and ESP experiments. In this paper 149 crustal earthquakes were located with 
local magnitudes between 0.8 <M <3.7 and depths down to 40 km. The results indicate that the seismicity is mainly distributed 
in the Sierra de Pie de Palo with a gap in the central western part of the range and the Tulum Valley. There is a different seismic 
pattern for the crust located to the north and that one to the south of the range: in the northern block, 52 hypocenters have 
occurred at middle to lower crust levels while in the southern block, 73 earthquakes are mainly concentrated at intermediate 
crustal levels. There is a good correlation between the seismicity with the local crust model proposed by Perarnau et al. (2010), 
observing most of the seismic activity located at middle-to-lower crustal levels. The absence of seismic activity in the lower-
most part of crust suggests a more ductile behavior. We constrain 128 focal mechanisms using P-wave first motions which 
mainly indicate reverse type solutions and secondly reverse with strike-slip components in their solutions; this agrees well with 
a crustal shortening in an approximate east-west direction. In addition, this seismic source study suggests a different behavior 
for the basement blocks whose movements and associated deformation are different, both in terms of epicentral clustering as 
well as in crustal depth seismic levels.
 
Keywords: Crustal earthquakes, Andean retroarc, decollements, focal mechanism, basement blocks
INTRODUCCIÓN en la corteza del retroarco andino (Guts- las unidades morfoestructurales de Pre-
cher 2002, Alvarado y Araujo 2011) (Fig. cordillera con deformación de piel fina, 
La convergencia entre las placas Sudame- 1). Esta zona presenta diversas estructu- y hacia el este; de Sierras Pampeanas con 
ricana y de Nazca a una velocidad rela- ras de deformación regional con formas deformación de piel gruesa (Ramos 1999). 
tiva de 68 mm/año según un acimut de elongadas en sentido principalmente nor- Algunas zonas de fallas han producido 
76º (Argus et al. 2010) genera sismicidad te-sur (Jordan et al. 1986) conteniendo a actividad sísmica en épocas históricas y 
Deformación sísmica reciente de la sierra de Pie de Palo, San Juan. 261
Figura 1: Principales uni-
dades morfoestructurales, 
terrenos acrecionados con 
respecto al cratón Río de la 
Plata y sismicidad histórica 
(estrellas) alrededor de la sie-
rra de Pie de Palo (terremotos 
Mw 7,0 1944 (1); Mw 6,8 1952 
(2); Mw 7,1 precursor 1977 
(3) y Mw 7,4 sismo principal 
1977 (4) (ver referencias en el 
texto). Estaciones sismológi-
cas del proyecto SIEMBRA 
(triángulos amarillos) y del 
proyecto ESP (triángulos ro-
jos). El recuadro delimita la 
zona de estudio. 
anteriores, así como también terremotos gicas expuestas y niveles de corteza acti- por Christensen et al. (1995). Estas deter-
recientes que ocasionaron daños y nume- vos en base a los modelos sismológicos minaciones se correlacionan con aquellas 
rosas víctimas asociados al movimiento disponibles para la zona. para el espesor de corteza obtenidas por 
de la Precordillera Oriental en 1944 y 1952 estudios de sísmica de reflexión a 32º15́ S 
(Costa et al. 2000, 2006, Alvarado y Beck COMPOSICIÓN Y y 68º45́ O de más de 40 km (Cominguez 
2006) y de las Sierras Pampeanas Occi- ESTRUCTURA CORTICAL y Ramos 1991) y a 30º53´S y 67º40´O de 
dentales en 1977 (Kadinsky-Cade 1985) DE LA SIERRA DE PIE DE entre 45 y 51km (Zapata 1998). Estudios 
en la provincia de San Juan (Figs. 1 y 2). PALO de funciones del receptor telesísmicas du-
La sierra de Pie de Palo situada inmedia- rante el experimento SIEMBRA también 
tamente al este de la Precordillera sanjua- La sierra de Pie de Palo, está compuesta sugieren profundidades de Moho simi-
nina corresponde a un levantamiento de por el levantamiento de bloques de basa- lares (Gans et al. 2011). Los espesores de 
rocas cristalinas precámbricas y paleozoi- mento precámbricos y la presencia de ro- corteza para la sierra son menores que los 
cas en el ambiente de las Sierras Pampea- cas máficas y ultramáficas   con caracterís- obtenidos en Precordillera occidental de 
nas Occidentales (Vujovich et al. 2004). Su ticas de secuencias ofiolíticas en su borde aproximadamente 66 km de espesor (Am-
estructura de domo elongado en sentido occidental (Caminos et al. 1982, Galindo mirati et al. 2013) (Fig. 2). 
NNE, con unos 80 km de longitud de su et al. 2004, Vujovich et al. 2004). La sierra Una de las características más notables en 
eje mayor y cerca de 30 km de su eje me- presenta dos megafracturas, en dirección cuanto a la actividad sísmica moderna es 
nor, ha sido interpretada de manera muy aproximada noreste-suroeste denomi- la elevada tasa de ocurrencia y el tamaño 
diferente como un bloque de basamento nadas megafractura de Guayaupa-Lima de fuente sísmica relativamente elevado 
levantado por fallas ciegas de tipo inverso (al norte) y megafractura Del Molle (en de sismos corticales que ocurren bajo la 
con vergencia al este (ej. Kadinsky-Cade la parte media de la sierra) (Baldis et al., sierra Pie de Palo en comparación con 
et al. 1985) o hacia el oeste (Langer y Bo- 1979) (Fig. 2). otros levantamientos de las sierras Pam-
llinger 1988) o como una flexura del ba- Perarnau et al. (2010) utilizaron telesismos peanas (Gustcher 2002, Grégori, 2011). 
samento (Ramos et al. 2002), entre otras durante varios años y determinaron un es- Cabe destacar que el 23 de noviembre de 
interpretaciones. Los trabajos de Vergés pesor de la corteza de unos 47 km bajo el 1977 se registró el sismo de mayor tamaño 
et al. (2007), Vita-Finzi (2009), Chernicoff sector occidental de la sierra de Pie de Pa- (Mw 7,5) que se haya medido instrumen-
et al. (2009), Perarnau et al. (2010) entre lo y la presencia de al menos dos disconti- talmente en nuestro país y en la zona del 
otros autores, proponen varios modelos nuidades intracorticales a unos 13 km y 28 antepaís andino (Langer y Hartzell 1996), 
estructurales para explicar la geometría km, respectivamente. La corteza estaría el cual consistió en un sismo compuesto 
de la sierra en profundidad. engrosada con respecto a los valores de re- por dos terremotos localizados a unos 17 
En este trabajo se analiza sismicidad cor- ferencia globales de aproximadamente 41 y 21 km de profundidad y separados por 
tical reciente con el objeto de estudiar su km para una corteza promedio en regio- unos 21 segundos. Este terremoto causó 
posible asociación con estructuras geoló- nes tectónicamente activas establecidos 63 víctimas fatales, numerosos heridos y 
262 G. MONSALVO, P. ALVARADO, M. SÁEZ, L. LINKIMER E I. BILBAO
durante dos años un total de 52 estacio-
nes sismológicas de banda ancha en la 
región del retroarco andino entre 30°S y 
32°S, aproximadamente (Alvarado et al. 
2009, Fig. 1).
Luego de conformar una base de datos 
común integrando los datos de ambas re-
des sísmicas se procedió a localizar  sis-
mos con el criterio de lograr una cober-
tura de acimut para cada epicentro mayor 
que 270º. Con el objeto de mejorar estas 
determinaciones se realizó una relocali-
zación sísmica asegurando errores de 1,2 
km a 5 km en la solución final. Luego se 
calcularon mecanismos focales a partir 
de la utilización de un mínimo de 20 esta-
ciones, en las cuales fue posible observar 
la polaridad de arribo de la onda P.
RESULTADOS
Distribución de hipocentros
Un total de 149 sismos corticales fueron 
localizados con profundidades compren-
didas entre 5 km y 38 km y magnitudes 
de 0,8 a 3,7. Esta sismicidad se distribuye 
uniformemente en la sierra de Pie de Pa-
lo con la excepción del área situada hacia 
Figura 2: Determinaciones de 149 hipocentros y 128 mecanismos focales. Límite (línea de puntos) en- el suroeste de la sierra y la zona contigua 
tre Bloques norte y sur de la sierra de Pie de Palo de acuerdo a la ocurrencia de la sismicidad estudiada. 
Profundidades del Moho (hexágonos) obtenidas con diferentes métodos sísmicos de Cominguez y Ramos hacia el oeste correspondiente al valle de 
(1991),  Zapata (1998), Perarnau et al. (2010) y Ammirati et al. (2013). Localización de megafracturas de Tulum, donde prácticamente no ocurre 
Baldis et al. (1979). Terremotos históricos como en Fig. 1. Esfuerzos compresivos máximos (σ1), medios sismicidad con las magnitudes señaladas. 
(σ2) y mínimos (σ3) en diagramas de Lambert-Schmidt obtenidos a partir de ejes P y T promedio de me- La mayor parte de la actividad se concen-
canismos focales en cada bloque.
tra en el flanco este de la sierra, aunque 
daños cuantiosos (INPRES, 1977) (Fig. de un corrimiento principal a unos 17 km es difícil delinear alguna estructura de 
2). Sin embargo, existe una gran dificultad de profundidad. fallamiento preferencial. También se ob-
al intentar asociar la sismicidad de 1977 a En este trabajo se ha realizado un análisis servan algunas pequeñas concentracio-
posibles estructuras activas que afloren de la sismicidad cortical correspondiente nes de sismos (“clusters”) donde se puede 
en superficie y se correlacionen con un a dos años (2008-2009) con el objeto de apreciar para cada uno de estos grupos de 
levantamiento de la sierra de Pie de Palo estudiar la sismicidad moderna de la sie- eventos sísmicos la misma profundidad 
(Kadinsky-Cade 1985, Costa et al. 2000). rra de Pie de Palo detectada por una red hipocentral y solución de mecanismo fo-
Estudios posteriores de la sismicidad lo- sísmica de banda ancha, comparando con cal. Estas observaciones son consistentes 
cal durante ocho meses con el experimen- resultados anteriores de sismicidad local con aquellas realizadas por Regnier et al. 
to PANDA indican un patrón más bien e integrando los nuevos resultados en un (1992) durante el  experimento sismológi-
distribuido para la sismicidad y geome- modelo de corteza basado en observacio- co PANDA desplegado durante 8 meses 
tría de estructuras intracorticales activas nes de función del receptor de Perarnau entre  1988-1989.
con una diferencia hacia el norte y sur de et al. (2010). El análisis de la distribución de hipocen-
la sierra (Regnier et al. 1992). Los mode- tros (Fig. 2) permite observar que existe 
los estructurales de deformación regional DATOS Y METODOLOGÍA una ausencia de la sismicidad en la parte 
ensayados por Ramos et al. (2002) propo- media de la sierra de Pie de Palo, aproxi-
nen que la sierra de Pie de Palo se levanta Los datos analizados en este trabajo fue- madamente a los 31°30’S. Este sector se 
sobre un corrimiento ciego de piel gruesa ron registrados durante los experimen- utiliza como un umbral de referencia para 
con vergencia occidental, el cual despega tos SIEMBRA y ESP que desplegaron separar la sismicidad en dos sectores: un 
Deformación sísmica reciente de la sierra de Pie de Palo, San Juan. 263
bloque norte donde, comparativamente, mo un nivel de despegue por Perarnau et 
los sismos tienden a ocurrir con mayor al. (2010) y advertidas originalmente por 
profundidad que en el bloque sur don- Cominguez y Ramos (1991) (ver Fig. 2). 
de los eventos tienden a ser más super- Estos autores, habían establecido un esti-
ficiales. La sismicidad del bloque NOR- lo de deformación de fallas lístricas que se 
TE profundiza hacia el oeste haciéndose horizontalizan alrededor de esta profun-
más superficial hacia el este. En el bloque didad. Un comportamiento más dúctil 
SUR, los hipocentros más superficiales podría existir en estas zonas de despegue 
ocurren hacia el sureste de la sierra en el y por debajo de los 38 km de profundi-
sector de las dunas (Fig. 2). dad inhibiendo la ocurrencia de actividad 
La sismicidad determinada en este traba- sísmica bajo la sierra de Pie de Palo. Esta 
jo se ha correlacionado con el modelo de transición frágil-dúctil en el nivel más in-
corteza obtenido a partir de funciones del ferior de la corteza podría asociarse a un 
receptor telesísmicas calibrado con ob- cambio en la composición mas granulíti-
servaciones petrológicas por Perarnau et ca, tal como lo señala los trabajos de Ma-
al. (2010) para el sur de la sierra de Pie de chuca et al. (2012).
Palo; este modelo indica una profundidad 
del Moho a 47 km y la presencia de dos MECANISMOS FOCALES 
discontinuidades intracorticales situadas 
a 13 y 28 km de profundidad (Figs. 2 y 3). En este trabajo se han estudiado 149 sis-
Así, es posible observar que la mayor can- mos con el objeto de obtener sus solucio-
tidad de sismos se localizan a niveles de nes de mecanismos de foco a partir de 
corteza media a profunda entre las discon- los primeros arribos de ondas P. Las di-
tinuidades mencionadas. Esto se correla- ferentes polaridades observadas en cada 
ciona con las observaciones de Regnier et una de las estaciones para cada sismo se 
al. (1992), quienes obtuvieron gran canti- representan sobre una red estereográfica 
dad de hipocentros alrededor de 25 km de de Lambert-Schmith a partir de la cual se Figura 3: Histograma de la frecuencia de ocurren-
profundidad destacando que las presentes pueden obtener los parámetros de rum- cia de los sismos según sus profundidades hipo-
determinaciones tienen mayor resolución. bo, buzamiento, y ángulo de desplaza- centrales para los bloques norte y sur (ver Fig. 2 
La relocalización de los sismos fue rea- miento (rake), de los dos planos nodales y texto). Discontinuidades sísmicas intracorticales a 13, 28 y 47 (Moho) km de profundidad determi-
lizada utilizando el programa HYPO- que permiten separar las compresiones nadas con funciones del receptor (Perarnau et al. 
CENTER (Lienert et al. 1986, Lienert de las dilataciones. También es posible 2010). Interpretación de este modelo para el blo-
1991) y un modelo de corteza engrosada obtener las direcciones de los ejes de pre- que norte inferida de las observaciones para el blo-
que sur. Nótese la profundización de la sismicidad 
(Cuadro 1), obtenido previamente a par- sión y tensión que se corresponden con el y discontinuidades en el bloque norte.
tir de una tomografía sísmica con bases mecanismo focal determinado. Un ejem-
de datos del experimento SIEMBRA plo se muestra en la figura 4, para un sis- CUADRO 1: : Modelo de corteza 
(Linkimer 2011). mo ocurrido el 15 de noviembre del 2008. engrosada*.
Las determinaciones epicentrales encon- Las soluciones de los mecanismos focales 
tradas presentan errores epicentrales pro- fueron obtenidas utilizando el programa Profundidad Vp Vsde Interface (km) (km/s) (km/s)
medios de 1,7 km y errores en la profun- FOCMEC (Snoke  2003)  dentro de SEI- 0 6,23 3,53
didad focal menores que 5 km. Se destaca SAN (Havskov y Ottemöller 2008), aten- 20 6,55 3,78
que existe una buena correlación entre las diendo a dos criterios de trabajo. Un cri- 40 7,13 4,04
profundidades sísmicas obtenidas y aque- terio consistió en reconocer al menos 20 MOHO 60 8,15 4,57
llas establecidas para el modelo de estruc- arribos de onda P en diferentes estaciones * Modelo utilizado para calcular las determina-
tura de corteza de Perarnau et al. (2010). con una buena cobertura acimutal y así re- ciones hipocentrales en base a estudios anteriores 
Es interesante notar en ambos bloques la ducir al mínimo el gap acimutal (>50º), lo en Sierras Pampeanas y Precordillera (Linkimer, 
escasa sismicidad en los primeros 10 a 15 que permitió obtener alrededor de cinco 2011). Vp: velocidad de ondas P; Vs: velocidades de ondas S.
km de profundidad. También es posible soluciones para cada sismo. El segundo 
notar una ausencia de sismicidad alrede- criterio establece que la solución elegida de su pequeña amplitud en los registros 
dor de los 30 km en el bloque norte y una separe correctamente los movimientos debido a que son las que registran mejor 
disminución de la actividad a los 28 km compresionales de los dilatacionales; en el cambio de polaridad de positiva a nega-
en el bloque sur. Esto podría representar este caso las estaciones más cercanas al tiva (o viceversa) definiendo dicho plano.
la misma discontinuidad interpretada co- plano nodal fueron muy valiosas a pesar Del total de sismos analizados sólo fue 
264 G. MONSALVO, P. ALVARADO, M. SÁEZ, L. LINKIMER E I. BILBAO
Figura 4: Ejemplo de mecanismo focal obtenido para el sismo (círculo rojo) del 15/11/2008 de 33 km de profundidad. a) Sismogramas (componente vertical) 
registrados en Cerro Barboza (BOZA) y Chucuma (CHUC), a 55 y 85 km de distancia epicentral, respectivamente. b) Solución de mecanismo focal (semiesfera 
inferior), polaridades de ondas P observadas (compresionales “+” y dilatacionales “-”) utilizadas en el cálculo y ejes de presión (P) y tensión (T) resultantes. c) 
Estaciones sismológicas utilizadas (SIEMBRA amarillo - ESP rojo). d) representación 3D para el mecanismo obtenido (B) indicando ϕ (rumbo), δ (buzamiento) 
y λ (ángulo de deslizamiento o rake) para uno de los planos nodales del bloque superior con respecto al bloque piso (mostrado).
posible obtener 128 soluciones de meca- das las observaciones. Los resultados en- tran consistencia con el modelo de cor-
nismo focal con resultados razonables, contrados para el bloque sur indican una teza propuesto por Perarnau et al. (2010) 
las cuales se muestran en la figura 2. dirección de la máxima compresión, σ1, para el sector suroeste. En este sentido es 
Los mecanismos focales determinados orientada según un acimut de 102º e in- posible predecir una profundización de 
indican un total de 61 soluciones de falla- clinación de 0,2º, mientras que la orienta- las dos discontinuidades intracorticales y 
miento inverso, es decir con ángulos de ción de extensión o compresión mínima, sismicidad para el bloque norte.
desplazamiento (rake) 45°< λ <135°; 16 so- σ3, presenta un acimut de 10º e inclina- Los mecanismos focales obtenidos son 
luciones de fallamiento normal, 225°< λ ción de 80º. El bloque norte muestra una variados y no es posible seguir un patrón 
< 315° y 43 soluciones mixtas (26 corres- dirección de σ1  según un acimut de 282º preferencial de los mismos lo cual dificul-
pondieron a mecanismos focales de rum- e inclinación de 10º, mientras que σ3 se ta una asociación de la actividad sísmica 
bo con componente inversa, es decir con orienta según un acimut de 55º e inclina- con alguna falla principal expuesta o cie-
un rake de 0º< λ < 45° y 135°< λ < 180°; ción de 76º (Fig. 2). ga. Solamente es posible distinguir en al-
17 soluciones de mecanismo focales de  gunos pequeños “clusters” de sismicidad 
rumbo con componente normal) y final- CONCLUSIONES el mismo tipo de deformación sísmica, 
mente, 8 soluciones de mecanismos foca- lo cual podría representar la activación 
les de rumbo puro. La distribución de hipocentros estudia- de pequeñas fallas (de algunos metros de 
Tomando en conjunto las soluciones de dos durante el 2008 y 2009 bajo la sierra longitud) en distintos sectores de la sierra 
mecanismos focales encontradas, se ob- de Pie de Palo ocurre a niveles de corteza a profundidades de corteza media. 
serva que si bien existe una variedad en media e inferior con picos a 25 km y a 35 Los mecanismos focales obtenidos están 
el tipo de soluciones, las mismas están km de profundidad. Estos resultados son de acuerdo con un modelo de levanta-
de acuerdo con un régimen de esfuerzos consistentes con las observaciones reali- miento de la sierra de Pie de Palo y acorta-
regionales compresivo lo cual sugiere un zadas por Regnier et al. (1992) para la mis- miento de corteza en una dirección aproxi-
acortamiento cortical para la sierra de Pie ma sierra. Sobre la base de las profundi- madamente este-oeste, de acuerdo con la 
de Palo (Fig. 2). Con el objeto de realizar dades focales encontradas, se observa una dirección del eje de compresión máxima 
una aproximación de la orientación de los ocurrencia de sismos a niveles más pro- σ1 obtenida a partir de los mecanismos de 
esfuerzos principales se utilizó el progra- fundos en el bloque norte que en el bloque foco y disposición prácticamente horizon-
ma SLICK (Michael 1984 y 1987), el cual sur de la sierra con los menores niveles de tal en ambos bloques de la sierra. 
toma en cuenta las soluciones de meca- profundidades focales hacia el sureste de Las diferencias que se observan en la con-
nismos de foco halladas para estimar el la sierra donde no existe basamento ex- centración de epicentros, la profundidad 
tensor de esfuerzos que mejor ajusta a to- puesto. Los resultados encontrados mues- de las discontinuidades intracorticales 
Deformación sísmica reciente de la sierra de Pie de Palo, San Juan. 265
halladas por otros autores, las cuales se tancia de las redes sísmicas locales en view. Journal of Geophysical Research 
correlacionan con la distribución de hi- la caracterización de la sismicidad cor- 100: 2156-2202.
pocentros de este estudio y,  la variación tical más peligrosa de Argentina. En Galindo, C., Casquet, C., Rapela, C., 
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sismicidad estudiada, refuerza la hipóte- ción y mitigación del peligro y riesgo mistry and stratigraphy of Precam-
sis de que la sierra de Pie de Palo se com- sísmico - Homenaje a Alberto Giesec- brian and lower Paleozoic carbonate 
porta en cuanto a su deformación sísmica ke: 57-72, Lima. sequences from the Western Sierras 
como dos bloques tal como lo sugieren Ammirati, J.-B., Alvarado, P., Perar- Pampeanas of Argentina: tectonic im-
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