Geólogo / La aplicación de tomografías sísmicas en sistemas volcánicos e hidrotermales permite inferir propiedades físicas y litológicas del área estudiada a partir de la distribución 3D de velocidades sísmicas y sus variaciones. Sin embargo, la interpretación en general es ambigua porque son varios los factores químicos y mecánicos que controlan las velocidades de ondas sísmicas. En esta memoria se plantea que es posible identificar zonas saturadas con distintos tipos de fluido, arcillas y/o fracturas en sistemas hidrotermales a partir de los valores de velocidades de ondas P y S de una tomografía sísmica 3D utilizando criterios cuantitativos. Al contrastar los modelos obtenidos con información geológica disponible es posible mejorar la comprensión de su dinámica, determinando la geometría y la relación espacial entre las estructuras y los reservorios asociados al sistema volcánico-hidrotermal. En este trabajo se estudia el Complejo Volcánico Tinguiririca (CVT), ubicado en la Zona Volcánica Sur Transicional, en Los Andes de Chile central. Es un sistema volcánico-hidrotermal activo que se compone de tres estratovolcanes además de varios conos de escoria y manifestaciones termales alineados a lo largo de 20 km en dirección NNE, cerca de la traza principal del sistema de fallas El Fierro. Para cuantificar las variaciones de Vp, Vs y el módulo de Poisson (σ) causadas por la presencia de distintos tipos de fluido se utilizó un modelo de inclusiones de fluido con geometría de esferoide oblato. La principal conclusión obtenida es que estudiar las variaciones de dVs en conjunto con los módulos de Poisson obtenidos de una tomografía sísmica en un sistema hidrotermal posibilita distinguir zonas con distintos tipos de fluido (fundido, agua y/o gases), fracturamiento y arcillas. Utilizando estos resultados, se desarrolló un método que permite clasificar los datos y visualizar en 3D la distribución de las zonas antes definidas Al aplicar la metodología propuesta a la tomografía sísmica de Pavez et al. (2016) en el Complejo Volcánico Tinguiririca, se identificaron zonas con distintas propiedades petrofísicas en el área estudiada. Las principales son: en la zona noroeste existe un volumen con alteración hidrotermal y fracturas con arcillas; en el suroeste, se observa un cuerpo con fracturas secas, que representa la zona de daño del sistema de fallas El Fierro. Al oeste, se identificó un posible reservorio magmático compuesto de diques y saturado de volátiles, y al suroeste una zona saturada con agua, cerca de las Termas del Flaco. Esta distribución, tras contrastarse con información geológica y geofísica de otras fuentes, permitió establecer los principales rasgos de la dinámica del sistema volcánico e hidrotermal. Se propone la existencia de fluidos primarios producidos por desgasificación de un reservorio magmático. Éstos ascienden a través de diques y fracturas asociadas a la zona de daño del sistema de fallas El Fierro. Al sur, el sistema tiene una zona dominada por líquidos, y al norte una zona dominada por vapor, con alteración hidrotermal y arcillas bajo los volcanes y las manifestaciones termales solfatáricas. La aplicación del método desarrollado aquí supone una mejora en la interpretación de tomografías sísmicas en sistemas volcánicos e hidrotermales, debido a que permite detectar zonas con fluidos, arcillas, fundido y fracturas utilizando un enfoque cuantitativo, con criterios de clasificación basados en modelos numérico-elásticos.

Doctora en Ciencias, Mención Geología / La tomografía sísmica, entre otros métodos geofísicos, permite obtener información de subsuperficie que debería ser coherente con los datos geológicos y geofísicos disponibles en la zona de estudio. Los modelos de velocidades obtenidos a través de este método, pueden ser usados para aportar a la interpretación y modelación numérica de procesos y sistemas geológicos, tales como los sistemas magmático-hidrotermales. Debido a la dificultad y al alto costo de mediciones directas en estos entornos, propiedades físicas más precisas tales como presión, temperatura y contenido de fases deben ser inferidas a través de modelamientos numéricos. En esta tesis se presenta una convergencia entre la tomografía sísmica y la información geológica disponible en superficie de los sistemas asociados al volcán Tacora y al Complejo Volcánico Tinguiririca-Fray de León (CVT) (Lees, 2007). En una primera instancia, se establece una correlación entre el modelo de velocidades 3D y modelos estructurales y geoquímicos de las zonas de estudio. A fin de precisar las posibles zonas de exploración a través de la temperatura medible cerca de las fuentes de calor, el segundo paso consiste en complementar los resultados previos utilizando modelos físico-numéricos de termoelasticidad sin disipación de energía (Green & Naghdi, 1993), permitiendo que las velocidades, obtenidas a través de la tomografía sísmica, ingresen como parámetros de entrada en ecuaciones constitutivas que definen los campos de temperatura y desplazamiento en un volumen determinado por el área de los Complejo Volcánico. El objetivo general de esta investigación es entonces caracterizar los sistemas magmático-hidrotermales asociados a los complejos volcánicos ya mencionados, entregando una aproximación desde el punto de vista netamente geológico para luego precisar la temperatura en zonas potenciales de extracción. Toda la información que podemos obtener a través de los análisis previamente expuestos es relevante para definir la geometría espacial de reservorios magmáticos presentes en sistemas volcánico hidrotermales, y de esta forma, poder ubicar posibles reservorios geotérmicos, precisando incluso la localización de las zonas de explotación. La realización de este estudio se justifica, considerando sus aplicaciones, en la posibilidad de generar de forma precisa modelos conceptuales de sistemas magmático hidrotermales en un entorno volcánico. Asimismo, este tema significa un aporte al estado del arte en esta área del conocimiento, constituyéndose en una investigación que integra datos fenomenológicos y numéricos, los que pueden ser adaptados a otros sistemas complementando la interpretación geológica con el modelamiento numérico. Es interesante destacar que esta tesis es la primera que determina parámetros físicos, tales como temperatura, densidad y acoplamientos elásticos a través de la utilización de la distribución 3D de velocidades de ondas sísmicas.