La geología esta área comprende unidades estratificadas e intrusivas del Paleozoico superior al Neógeno sobre las cuales se disponen grandes centros volcánicos pertenecientes a la Zona Volcánica Central de los Andes (ZVC). Este comprende rocas sedimentarias, volcánicas e intrusivas del Paleozoico superior, secuencias sedimentarias del Cretácico Inferior y unidades de rocas volcánicas, volcano-sedimentarias y sedimentarias del Paleógeno (Eoceno-Mioceno), que se acumularon en la zona de trasarco de la Franja de Maricunga, la que, durante el Oligoceno-Mioceno, constituía el frente volcánico de la zona sur de los Andes centrales. La cordillera Claudio Gay se habría levantado debido a una fase de deformación que afectó la zona en el Mioceno Inferior y Medio antes de que cesara el volcanismo en la Franja de Maricunga y de que el frente volcánico se desplazara hacia el este. Los complejos volcánicos de la ZVC, con edades comprendidas entre el Mioceno y el Pleistoceno-Holoceno, se disponen al este de esta cordillera y muestran una edad decreciente en esa misma dirección. Los edificios más antiguos se ubican hacia el oeste, sobre el basamento deformado de la cordillera (Complejo Volcánico Agua de la Falda, Cerro del Agua, Mioceno Medio). Complejos volcánicos del Mioceno Superior-Plioceno se ubican más al este, en la zona central del área de estudio y dentro de ellos destaca un campo de calderas de colapso, formado por las calderas Wheelwright, Laguna Escondida y Laguna Amarga (esta última en Argentina). Edificios volcánicos del Pleistoceno Superior-Holoceno se ubican más al este, en el límite con Argentina (i.e., Complejo Volcánico Falso Azufre). En el área de estudio se han reconocido zonas afectadas por alteración hidrotermal vinculadas con complejos de domos, estructuras caldéricas y con la actividad hidrotermal de los volcanes plio-cuaternarios. Zonas afectadas por alteración hidrotermal de mayor extensión areal, asociadas a domos y cuerpos subvolcánicos del Mioceno Medio se disponen en el sector occidental, en Campo de Piedra Pómez, Agua de la Falda y Los Amarillos.
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