The Iglesia basin, in the San Juan Province, is the northern part of a Cenozoic piggy-back basin (the Iglesia-Calingasta-Uspallata basin), located above of the active flat-slab subduction zone of western Argentina. This basin is located between two mountain ranges, the Cordillera Frontal to the west and the Precordillera to the east, affected by thin and thick skinned tectonics, respectively. It is elongated in a north-south direction (70 km) and has a maximum width of 35 km. We have analyzed 17 seismic reflection lines corresponding to more than 500 km of interpreted sections. A strong reflection at 0.5-2 s is interpreted as indicative of shales and sandstones in the upper part of the Agua Negra Formation (Carboniferous); this represents a seismic basement for the Iglesia basin clearly separating stratified (shallower) from chaotic (deeper) reflectors. Several high angle faults have been recognized in the interpreted seismic lines affecting the Neogene fill and even the basement; some of them correlate with structures observed at the surface such us El Tigre Fault System. A 3D model shows the seismic top of basement smoothly deepening down to 3,650 m beneath the Pismanta area. The basement continues upward to the east with a steeper slope clearly defining an asymmetrical shape for the basin. Moreover, there are three depocenters of similar maximum depths around the geothermal hot spring of the Pismanta center. Some of the interpreted faults may be helping in the outflow process of meteoric water heated by a normal geothermal gradient. Considering earthquake data framework, our observations correlate with transpressive deformation likely associated with El Tigre Fault System, which affects Neogene and Pleistocene strata of the Iglesia Group.La cuenca del valle de Iglesia corresponde a la parte norte de la cuenca de Iglesia-Calingasta-Uspallata, ubicada sobre la zona de subducción plana en el oeste de Argentina. Esta cuenca se localiza entre la Cordillera Frontal (oeste) y la Precordillera (este), con una longitud de aproximadamente 70 km en dirección norte-sur y 35 km de ancho máximo en dirección este-oeste. Con el objeto de caracterizar la cuenca en profundidad, se analizaron 17 líneas de reflexión sísmica correspondientes a más de 500 km de secciones interpretadas. Un marcado reflector sísmico identificado alrededor de 0,5 a 2 s, es interpretado como el techo de la Formación Agua Negra de edad carbonífera (lutitas y areniscas); este es interpretado como un basamento sísmico para la cuenca del valle de Iglesia y separa los reflectores estratificados (menos profundos) de los caóticos (más profundos). Estructuralmente, se han reconocido varias fallas de alto ángulo en los perfiles sísmicos, estas afectan al relleno neógeno de la cuenca y el basamento. Solo algunas de estas fallas se correlacionan con estructuras observadas en la superficie, como el Sistema de Falla El Tigre. Un modelo 3D muestra el basamento sísmico profundizándose suavemente hasta 3.650 m directamente debajo del área donde se ubica la fuente termal de Pismanta, otros dos depocentros de profundidades similares están presentes en esta área. Desde el centro de la cuenca el basamento presenta una pendiente más pronunciada, hacia el este que hacia el oeste, definiendo así una forma asimétrica para la cuenca. Algunas de las fallas reconocidas en las secciones sísmicas pueden estar contribuyendo al proceso de ascenso del agua meteórica que aumentó su temperatura por la acción de un gradiente geotérmico normal. Los mecanismos focales de los terremotos que han afectado el área y nuestras observaciones son compatibles con un evento de deformación transpresiva probablemente asociado al Sistema de Falla El Tigre y que afecta los estratos del Neógeno y Pleistoceno del Grupo Iglesia.