El volante fue sustituido en el minuto 89 de la derrota por 3-1 ante Uruguay.
Núñez fue filmado saliendo del campo con muletas sin poder apoyar su tobillo izquierdo.
Cualquier estancia en el equipo sería un duro golpe después de que David Wagner elogiara al jugador de 23 años, describiéndolo como «merecedor de ser titular en los partidos».
La lesión de Núñez será evaluada por personal médico en su país de origen y los informes iniciales sugieren que es grave.
Los informes en Chile sugieren que Nunes se someterá a más pruebas el sábado para determinar el diagnóstico correcto, que podría informarse antes de que regrese al Reino Unido.
Núñez sufrió la lesión cuando aterrizó torpemente en su tobillo izquierdo momentos antes de completar la derrota por las eliminatorias para el Mundial ante la Uruguay de Marcelo Bielsa.
El presidente de Chile, Eduardo Perizzo, fue interrogado sobre la gravedad de la lesión de Nunes después del partido, pero mantuvo su respuesta vaga mientras esperan una aclaración.
«Veremos la evolución de Marcelino, según las pruebas que le hagan. Mañana lo valorará el cuerpo médico», dijo Periso a los periodistas en su rueda de prensa posterior al partido.
El temor es que Núñez haya sido destinado a un despido a largo plazo, lo que sería un duro golpe después de que el City perdió a Josh Sargent por el resto del año.
Algunos informes en Chile sugieren que la lesión de Núñez es grave, posiblemente incluso una fractura de tobillo.
«Hablé con el doctor Seire y me dijo que Marcelino tenía un esguince o una fractura grave. Tenía el tobillo muy inflamado», dijo la periodista Javeera Naranjo en una transmisión para la televisión Sylhevician.
¡Que te mejores pronto, Marcelino! 🤕 pic.twitter.com/ojaXWEO8yW
-RedGol (@redgol) 9 de septiembre de 2023
Nunes aún no ha comenzado el campeonato con Norwich esta temporada, pero ha impresionado en los entrenamientos y en las actuaciones de la Copa Carabao.
Norwich ha reforzado sus refuerzos en el mediocampo incorporando al experimentado Adam Forshaw a su plantilla, pero el jugador de 31 años necesita tiempo para coger ritmo.
Gabriel Sarah y Kenny McLean se unen a Liam Gibbs como la pareja de mediocampo preferida de Wagner.
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