La falla de Atacama es un extenso sistema de fallas que atraviesa la cordillera de la Costa en el norte grande de Chile, entre la cordillera de los Andes y el océano Pacífico. El sistema de fallas se manifiesta de norte a sur y se extiende por más de 1100 km al norte y hasta 50 km de ancho a través de la cuenca del antearco andino, aproximadamente entre las ciudades de Iquique y La Serena (21°S - 30°S). La zona es un resultado directo de la subducción en curso de la placa de Nazca que se mueve hacia el este debajo de la placa sudamericana, creyéndose que se formó en el Jurásico Inferior durante los comienzos de la orogenia andina. La zona se puede dividir en 3 regiones: Norte, Centro y Sur, siendo las principales fallas del sistema, respectivamente, las fallas de Salar del Carmen, Remiendo y El Salado.
La falla de Atacama ha pasado por períodos de inactividad y reactivación desde su inicio en el Cretácico. La serie de fallas se formó a través de una serie compleja de regímenes tectónicos que datan del Jurásico temprano:
Algunas reactivaciones de esta falla durante el Cenozoico han producido notables escarpes de falla que destacan, entre el río Loa y Paposo, a lo largo del borde oriental de la cordillera de la Costa.
La zona de fallas penetra en la cordillera de la Costa a través de terrenos alargados que se emplazan en dirección norte-sur de rocas ígneas del Jurásico a comienzos del Cretácico. La región se formó a través del magmatismo de arco y está compuesta principalmente de tobas andesíticas y lavas con grandes batolitos de diorita. Ciertas áreas de estas provincias ígneas están cubiertas por terrenos de rocas clásticas continentales y calizas marinas.
La actividad de fallas pasada y reciente ha rediseñado parte de la roca circundante, produciendo regiones de rocas dúctilmente deformadas, que pueden clasificarse en dos tipos: rocas metamórficas de rocas volcánicas jurásicas, rocas intrusivas (dioritas, gabros y tonalitas) y grauvacas paleozoicas formadas en condiciones de facies de medias anfibolitas; y rocas plutónicas cretáceas (tonalitas) que se deformaron bajo condiciones de esquistos verdes.
Debido al régimen de extensión que configura la región, el sistema está dominado por fallas normales, la mayoría de las cuales es de dirección norte-sur, y se hunde alrededor de 60 grados hacia el este. Aunque el sistema es principalmente de deslizamiento por inmersión, existen regiones de milonitas formadas por deslizamiento en el este que proporcionan evidencia del movimiento de deslizamiento sinistral anterior.
La dirección general del sistema de fallas es norte-sur, aunque la actividad de falla varía entre las 3 regiones de la zona de la falla de Atacama:
Un estudio identificó que las grietas de tensión en la corteza del desierto de Atacama estaban formadas por entre 2000 y 9000 terremotos de placas individuales que ocurrieron en el pasado entre 0.8 y 1 millón de años, evidenciando que hasta el 10% de la deformación horizontal generada durante los terremotos es permanente. El mismo equipo de científicos determinó que el silencio sísmico de la zona alrededor de la falla de Atacama podría liberarse en un gran terremoto.
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