Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / The research is located in the San Pedro-Toconce volcanic chain in the central volcanic zoneof the Andes, North Chile. This area is interesting because of its proximity to several active volcanic centers, the geysers field of El Tatio and the recently opened geothermal plant Cerro Pabellon. Thermobarometry studies made in the area point to magma accumulated at 8 km below Lavas de Chao, and depths greater than 24 km below Toconce and Cerro de Leon. Regional geophysical studies show a distribution of conductive bodies around the complex, but the resolution of these studies at shallow depths are not conclusive. Data from wells show the possible presence of a large geothermal system in the southwest part of the complex, with depths of 2 km. Twenty broadband magnetotelluric (MT) stations were measured in the vicinity of the complex, aiming at characterizing the deep conductive structures previously observed in the area, with magmatic bodies associated with the adjacent volcanic system. The results of a 3-D inversion show several conductive anomalies around the complex. Analyses of conductivity together with the 3-D models obtained indicate the presence of a geothermal system to the southwest of the complex with maximum depths of about 5 km, and two possible magmatic chambers below Paniri volcano and between Paniri and San Pedro volcanoes. In addition, the presence of a highly conductive structure to the east is obtained, associated with the Altiplano-Puna magma body (APMB) Comparisons of different models are presented, with and without topography, in order to compare their effectiveness and quality. In addition, the errors associated with each of these are explored to determine the best quality versus processing time relationship. Indicating 3 fundamental conditions, the grid spacing, the size of the model and the conditions on the topography.

Geóloga / El Cerro La Torta es un domo volcánico riolítico, de 34 ka de edad, ubicado en la zona de El Tatio, al oeste de los Cerros de Tocorpuri, en la frontera con Bolivia, a 1270 km al noreste de Santiago y 100 km al este de Calama. Abarca un área de 12 km2 y un volumen de 4,7 km3 a una altura de 5090 m s.n.m. El objetivo principal de este estudio es reconstruir los procesos ígneos que ocurrieron en evolución del magma que formó el Cerro La Torta mediante inclusiones vítreas. Para esto se realizaron análisis en microsonda electrónica y ablación láser luego de un detallado trabajo de petrografía de inclusiones vítreas hospedadas en anfíbol y plagioclasa. El domo Cerro la Torta erupcionó a partir de un magma riolítico, rico en potasio y con un 74,5% wt de sílice desde una fuente magmática que cristalizó a presiones de entre 114 y 185 MPa, equivalentes a profundidades entre los 90 y 2390 m. bajo el nivel del mar. La temperatura de cristalización de las distintas fases y sus respectivas inclusiones varía entre 949 y 723 °C en promedio. La fugacidad de oxígeno del fundido (logfO2) es -12,3, indicando un ambiente oxidante, y el porcentaje de agua del fundido, 4,9% wt. A pesar de los datos anteriores, las inclusiones estudiadas registran un último evento de cristalización de fases minerales debido a que un magma de 74% de sílice no puede fraccionar piroxeno, por lo que la fuente real está más profunda y menos diferencia. La gran presencia de andesina indica que este magma parental real, es andesítico. Se establecen dos modelos de fuente magmática para La Torta. i) Fuente magmática más profunda que los 2,6 km de espesor, que en un principio (0,8 Ma) tenía composición andesítica a dacítica, erupcionando el volcán Tocorpuri y, posteriormente, los Cerros de Tocorpuri. ii) Fuente magmática netamente riolítica alimentada por otra más profunda y primitiva. Este magma contenía enstatita y magnesio-hornblenda que por un calentamiento provocado por otro cuerpo magmático más primitivo se disolvieron violentamente, enriqueciendo el sistema en Ni, Cr y tierras raras pesadas, quedando escasos micro-fenocristales de enstatita. Las nuevas fases de Mg.-Hbl asimilaron estos elementos tanto en su cristal como en sus inclusiones. Posteriormente, el magma fue ascendiendo y cristalizando fraccionadamente a fases minerales como cuarzo y biotita, registrando un decaimiento en la concentración de los elementos compatibles de las inclusiones de centro a borde. Luego de un periodo de residencia suficiente para formar fenocristales de hasta un cm de largo, ocurre una descompresión y recalentamiento debido a la fuente de calor aportada por el APMB, que creó las texturas de reabsorción en cuarzo y anfíbol. / 22/12/2019

El sistema Copahue-Caviahue, que comprende el Volcán Copahue, el Río Agrio, varias manifestaciones geotermales de distintas temperaturas además de lagunas, lagos y otros cursos de agua, es un ambiente natural de características principalmente termales y ácidas, derivadas de su origen volcánico. Estos hábitats están colonizados por microorganismos especialmente adaptados para sobrevivir en condiciones extremas, por lo que son denominados extremófilos. Los extremófilos participan activamente en la geoquímica del lugar, formando parte de los ciclos naturales de varios elementos químicos. Muchas de las arqueas y bacterias que habitan en ambientes extremos son especies nuevas, no conocidas para el hombre, aunque algunas de ellas están ahí desde los orígenes de la vida en la Tierra. La biodiversidad de estos ambientes constituye un patrimonio que debe conocerse y valorarse. Ese conocimiento puede ser aplicado para estudiar los procesos evolutivos que se tuvieron lugar en la Tierra, conocer los mecanismos moleculares que hacen resistentes a los extremófilos y entender cómo participan en los ciclos biogeoquímicos del ambiente. Los microorganismos que pudieran ser aislados de estos ambientes podrían ser usados posteriormente para desarrollar nuevos procesos biotecnológicos u optimizar los ya existentes. El estudio de la biodiversidad extremófila no es tarea sencilla. Los microorganismos de ambientes extremos crecen en condiciones difíciles de reproducir en el laboratorio y pueden tener requerimientos nutricionales que desconocemos. Es por eso que las técnicas de biología molecular cultivo-independientes se vuelven herramientas indispensables. A partir de estas premisas e inquietudes se formularon las hipótesis del presente Trabajo de Tesis Doctoral que se canalizaron a través de los objetivos que se describen a continuación. Objetivo general Realizar la prospección de la diversidad microbiana de la región volcánica de Caviahue-Copahue, un ambiente extremo con altas temperaturas y bajos valores de pH, utilizando herramientas de biología molecular cultivo independientes. Objetivos específicos: ♦ Realizar la prospección de la biodiversidad procariota del Río Agrio, un sistema donde las condiciones fisicoquímicas cambian a lo largo de su recorrido. ♦ Realizar la prospección de la biodiversidad en algunos pozos geotermales representativos de acuerdo a sus condiciones fisicoquímicas y su nivel de intervención antropogénica. ♦ Relacionar la diversidad y las especies procariotas presentes en cada sitio con sus condiciones fisicoquímicas, la geoquímica del lugar y los ciclos de elementos importantes en la zona como los del azufre y del hierro. ♦ Detectar posibles nuevas especies extremófilas. ♦ Predecir condiciones para el aislamiento de nuevas especies. ♦ Predecir posibles características fisiológicas y aplicaciones biotecnológicas de nuevas especies.

Se analizan las características de los procesos erosivos actuales en cuatro conos volcánicos de piroclastos pertenecientes al ambiente costero e interior de Isla de Pascua (27º09’S - 109º23’W), bajo dos condiciones de uso de suelo y manejo: turístico y ganadero. Se realizaron análisis de los factores físicos que intervienen en la erosión, como el clima, la litología, los suelos, la morfología de ladera y la vegetación, además de las intervenciones humanas, con el objeto de precisar las condiciones favorables a la generación de procesos erosivos y establecer relaciones causales. A partir del levantamiento de información de detalle para ambos conos se elaboraron perfiles topográficos, cartas de pendiente, de cobertura vegetal y de uso de suelo. Mediante la interpretación de la imagen satelital QuickBird (2004), observaciones en terreno y análisis de muestras de suelo en el laboratorio se caracterizaron los rasgos morfológicos actuales de las formas erosivas identificadas. Sobre la base del análisis de una carta de procesos morfológicos definidos entre los factores analizados y la erosión de la ladera se determinó que la causa de la erosión en los conos se relaciona principalmente con los aspectos antrópicos de intervención, asociados al uso ganadero y turístico. En ambas áreas, la erosión difusa es la tendencia erosiva dominante, siendo más severa en el cono de uso ganadero, mientras que la erosión lineal es menos frecuente y se relaciona con aspectos morfológicos específicos de la ladera, como la inclinación de la pendiente, sus rupturas y la acción antrópica localizada. La cobertura vegetal es el factor que mostró una mayor incidencia en el retardo de los procesos erosivos y el incremento de la susceptibilidad natural a la erosión de los suelos que los recubren está relacionado con la inclinación de la pendiente de estas formas volcánicas.

Geóloga / El Complejo volcánico Lonquimay, ubicado a los 38º22 S y 71º33 O, ha tenido numerosos eventos eruptivos. Su última actividad fue registrada el 25 de diciembre de 1988, la cual dio origen al cono Navidad, situado en el flanco este del volcán Lonquimay, a lo largo de una fisura ENE-OSO de 400 m de longitud. La erupción fue esencialmente de tipo estromboliana teniendo una duración total de trece meses. La actividad inicial fue explosiva y luego disminuyó su intensidad. Produjo 0,32 km3 de material volcánico; en donde 0,23 Km3 corresponden a lavas andesíticas, alcanzando 10,2 Km de extensión desde la abertura. Posee variaciones texturales y morfológicas notorias a lo largo de canales y levées. La contemporaneidad del evento volcánico permite contar con un amplio registro de datos in-situ de su evolución, lo que aumenta el interés en su estudio. En este trabajo se representa la tasa de extrusión de magma mediante un modelo numérico de ascenso que considera la viscosidad, sobrepresión y variación de geometría del conducto. Además se caracteriza la petrografía y factores cinéticos del magma en ascenso a través de la metodología Crystal size distribution (CSD) realizada sobre muestras de tefra, donde se estima tasas de crecimiento de 4,16 10-9 a 5,42 10-8 [mm/s], tasas de nucleación de 0,02 a 7 [n0/cm3] y tiempos de residencia de los cristales en el sistema desde 16 a 700 días. Los modelos postulados reflejan la disminución con el tiempo de la tasa de extrusión de la erupción Navidad, a medida que la presión de la cámara y dimensiones del conducto se reducen. El mejor ajuste obtenido se logra al utilizar un dique elíptico de geometría variable en el tiempo. La diferencia en sus tasas de nucleación, crecimiento y tiempo de residencia reflejan las diferencias termodinámicas entre la cámara magmática y el conducto. La modelación numérica permite observar la interacción entre los distintos parámetros controladores, sin embargo, se requiere integrar aún más factores para representar completamente un sistema magmático complejo como el estudiado.

Geólogo / El Terciario en el sector continental de la región de Magallanes, sur de Chile, consiste en una sucesión sedimentaria desarrollada en distintos ambientes, durante el desarrollo de la cuenca de antepaís. El evento cúlmine de la última etapa de cuenca corresponde a los depósitos continentales de la Formación Palomares, los cuales han sido descritos como una alternancia de areniscas y tobas, sin profundizar en los procesos de formación. Este trabajo describe los depósitos de la Formación Palomares en detalle, y realiza una interpretación de los procesos que llevaron a cabo su emplazamiento. A partir del levantamiento estratigráfico en el sector se definen nueve litofacies, las cuales son mayoritariamente rocas volcánicas, lávicas y piroclásticas. La interpretación genética de estas facies y su relación estratigráfica sugiere que los procesos formadores, se asocian a volcanismo efusivo básico (coladas de lava basáltica) y volcanismo explosivo silíceo en erupciones freatomágmaticas multifocales en al menos 10 fases eruptivas (oleadas piroclásticas y flujos piroclásticos), con depósitos sedimentarios asociados a fases tempranas de este volcanismo (Flujos de detritos, lahares). El análisis de la distribución de las litofacies, así como de la dirección de proveniencia a partir de estructuras sedimentarias de las oleadas piroclásticas, y un levantamiento aeromagnético en la zona indican que el volcanismo tiene su origen en el sector oeste del área de estudio, expresamente en Cordillera Pinto. A partir de la correlación de afloramientos, e información sísmica, se ha redefinido en términos informales la Formación Palomares. Se postula en este trabajo que la sección superior de la subyacente Formación El Salto corresponden a las facies volcánicas distales de la Formación Palomares expuesta en afloramientos. Por lo tanto la clásica Formación Palomares descrita en pozos es un depósito epiclastico, definido como la Unidad superior de la formación. Esta interpretación sugiere que existe un alzamiento tardío por propagación de falla en el frente de la faja plegada. Por otra parte, se postula un sistema alineado de cámaras magmáticas de gran volumen, con un largo tiempo de permanencia que permite la zonación de los productos de esta, y se ubica a alrededor de 2000 metros de profundidad. Anomalías de maduración de querógenos en la secuencia sedimentaria marina podrían ser explicados por el aumento de gradiente asociado a la existencia de cámaras magmáticas Finalmente, en base a los datos geoquímicos y dataciones, se postula que los productos efusivos del magmatismo calco-alcalino característico de la Formación Palomares es parte de un arco volcánico asociado a subducción que se implanta en el borde de Sudamérica entre 22 13 Ma. / Este trabajo ha sido financiado por ENAP-SIPETROL

Memoria para optar al título de Geógrafo / El Volcán Llaima, por su pasado eruptivo, se perfila como uno de los volcanes más peligrosos a nivel nacional (SILVA, 2011), donde los efectos de sus erupciones recientes han dejado en evidencia el grado de preparación con el cual se actúa frente a estos eventos. Esta investigación estudia los avances que se han materializado respecto a la Gestión del Riesgo Volcánico (GRV), considerando lo acontecido en las erupciones de 1994 y 2007- 2009. Para ello, en primer lugar, se analiza los niveles de riesgo de la población, mediante el estudio de la Amenaza Volcánica, Vulnerabilidad y Exposición en cada evento. En segundo lugar, se examina la Gestión del Riesgo, mediante el análisis de actores y revisión de las medidas implementadas antes, durante y posterior a cada erupción. Los resultados obtenidos señalan que los niveles de riesgo se explican por el emplazamiento de la población en sectores de alta peligrosidad, condición que se acentúa con el aumento de la vulnerabilidad social, además de la falta de servicios, equipamiento y baja conectividad. Si bien el desarrollo de los estudios volcanológicos en el área de estudio muestra una clara evolución en la comprensión de esta amenaza, sigue primando el entendimiento del fenómeno físico por sobre la vulnerabilidad. Sobre la Gestión, el carácter centralista, reaccionario y poco inclusivo de ésta se hace evidente. Sin embargo, de los avances en la coordinación, las instituciones involucradas declaran avanzar por la senda de la Gestión del Riesgo”, realmente se han producido avances en la Gestión de la Emergencia.

Geólogo / El cono Navidad, en la cordillera de los Andes de la IX región de la Araucanía, Chile, corresponde a un cono adventicio cuya erupción ocurrió el día 25 de diciembre de 1988, catalogada con un índice de explosividad VEI 2-3 y una erupción del tipo estromboliana. Se ubica dentro del Complejo Volcánico Lonquimay, el que incluye el estratovolcán Lonquimay y el Cordón Fisural Oriental. Este complejo ha sido objeto de varios estudios debido a las características estructurales en la zona de su emplazamiento, asociadas a una tectónica de intra-arco controlada por la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui. El cono Navidad se encuentra dentro de este contexto, pero además durante su erupción emitió en sus gases altas concentraciones anómalas de flúor, lo que repercutió en una gran mortandad en el ganado de las poblaciones aledañas al volcán, principalmente Lonquimay y Malalcahuello, por osteofluorosis. El objetivo principal de esta memoria de título es determinar el origen del flúor presente en los productos volcánicos de esta erupción, mediante un estudio de las inclusiones hospedadas en sus fenocristales. Se contó con tres muestras del frente de colada del volcán Navidad, emplazada en el valle del río Lolco. Su estudio se centró en describir la mineralogía con una petrografía minuciosa, identificando texturas y asociaciones minerales, para luego describir las inclusiones vítreas homogéneas, u homogéneas con burbuja que están hospedadas en los fenocristales. Además, se determinó la química de elementos mayoritarios en estas inclusiones como también la de sus respectivos minerales huésped. Con estos resultados se elaboraron diagramas de clasificación, diagramas bivariantes y cálculos de geotermobarometría. Con respecto a la mineralogía, se han reconocido texturas de reabsorción en plagioclasa y olivino, zonación inversa en plagioclasa y lámelas de exsolución de pigeonita en augita. Se ha identificado además la presencia de flúorapatita euhedral en inclusiones pseudosecundarias en un fenocristal de olivino y titanomagnetita, como también cristales idiomorfos de flúorapatita en textura poquilítica con titanomagnetita. El análisis de los diagramas bivariantes de inclusiones vítreas permitió determinar la evolución de dos magmas, uno traqui-andesítico basáltico de la serie calco-alcalina y otro dacítico de la serie toleítica. Esto permite determinar que hubo un proceso de mezcla de magmas en una zona de acumulación a una profundidad de entre 40 a 35km, en la interfase corteza-manto en la zona volcánica del sur. La flúorapatita se identifica tanto durante como después de este proceso, por lo que el contenido de flúor del sistema estaría asociado a este proceso, indicando una fuente en la cuña astenosférica, la cual se generaría por la adición de volátiles producto de la deshidratación de la placa oceánica subductante. / 22/12/2019

El Complejo de Caldera Calabozos (CCC) y los Complejos Volcánicos Planchón-Peteroa (CVPP) y Descabezado Grande-Quizapu-Azul (CVDGQA), ubicados entre los 35-36º de latitud sur, Región del Maule, Chile; pertenecen al arco volcánico de la zona volcánica sur transicional, que corresponde a una franja de 300 km (34,4-37ºS) en donde el arco alcanza un ancho de 150 km y la corteza tiene un ancho de 35-40 km. El control espacial de los CVPP-CVDGQA-CCC y del sistema hidrotermal asociado, está determinado por estructuras NW-SE y NE-SW que tienen su desarrollo a lo largo de la faja plegada y corrida de Malargue (FPCM). La FPCM tiene un comportamiento predominante de piel gruesa en esta zona, caracterizado por una serie de bloques de basamento que limitan zonas internas de deformación de piel delgada. Así los CVPP y CVDGQA se disponen sobre fallas inversas de orientación NE-SO, desarrolladas en el contacto de las unidades Meso-Cenozoicas, mientras que el CCC aprovecha tanto las estructuras NE-SO, como las NO-SE para su emplazamiento. Estudios previos del sistema hidrotermal asociado al CCC relacionan las manifestaciones termales (manantiales calientes y fumarolas) a fallas asociadas al colapso y resurgencia de la caldera, pudiendo diferenciarse química y espacialmente dos grupos de manantiales calientes: (i) asociados a la traza del actual arco, y (ii) asociados a los márgenes de la caldera. Para ambos grupos la máxima temperatura estimada para el reservorio es de 250ºC según el geotermómetro de cuarzo y el diagrama cloro-entalpía. En este trabajo se amplió el área de estudio considerada por los autores anteriores con el objetivo de estudiar el aporte de los CVPP y CVDGQA al sistema hidrotermal asociado a la CCC basado en la información superficial geológica, estructural y de la geoquímica de aguas. Para ello se realizaron campañas de terreno donde se recolectaron 26 muestras de aguas, tanto de manantiales calientes, como de aguas meteóricas para el análisis geoquímico de cationes, aniones e isótopos estables de oxígeno y deuterio. Los resultados obtenidos muestran que: (i) El origen de las aguas termales está dada por la circulación somera y profunda de aguas meteóricas debido a la razón δ2H/δ18O, donde estas son calentadas por cámaras magmáticas someras (4 km). (ii) El origen de los componentes disueltos en las aguas es determinado principalmente por la interacción agua-roca debido a que las razones molares de elementos disueltos en las aguas muestran tendencias de disolución de los minerales de la zona (i.e. yeso, calcita, dolomita y feldespatos). A pesar de esto las muestras que están cercanas a manifestaciones del tipo fumarolas presentan concentraciones anómalas de SO4 y CO2 que se alejan de la tendencia de disolución. (iii) Las temperaturas estimadas por los geotermómetros de calcedonia y cuarzo y las estimadas por el equilibrio multimineral muestran un equilibrio general de las aguas a una temperatura variable entre 100 y 180ºC, en cambio los geotermómetros de menor cinética de reacción, como el de Na-K-Ca, estiman temperaturas de hasta 353ºC. Debido a las diferentes temperaturas estimadas por los geotermómetros es posible plantear la existencia de dos reservorios. El reservorio más profundo estaría emplazado en las rocas pertenecientes al Grupo Cuyo y/o a la Fm. Lotena, donde los fluidos alcanzarían una temperatura de al menos 353ºC. Desde estas rocas las aguas ascenderían por las zonas de fallas asociadas a la FPCM, mezclándose con aguas meteóricas durante su ascenso y reequilibrándose a las temperaturas estimadas por el geotermómetro de sílice y por el equilibrio multimineral. Así en los sectores donde las zonas de fallas de la FPCM afloran en superficie, es posible encontrar manifestaciones termales con evidencias de equilibrio con el reservorio más profundo. Mientras que en los sectores donde las trazas de la fallas de la FPCM están cubiertas por rocas volcánicas impermeables, por lo que las aguas ascenderían hasta este nivel, para luego transitar lateralmente hasta encontrar alguna zona permeable por donde emanar en los valles. El movimiento lateral de los fluidos ocurriría en las rocas de la Fm. Vega Negra correspondiente al reservorio más somero, donde las aguas termales serían calentadas conductivamente generando anomalías termales negativas superficiales, y estas tendrían tiempo suficiente para equilibrarse borrando toda huella de haber residido en el reservorio más profundo. De esta manera el sistema hidrotermal asociado al CCC, y a los CVPP y CVDGQA se explica debido a la percolación de agua meteórica que es calentada mediante procesos de transferencia de masa y energía desde las cámaras magmáticas, y debido al consecuente disminución de densidad de los fluidos hidrotermales, estos ascenderían por las zonas permeables dadas por las fallas de la FPCM, donde se enfriarían de manera conductiva y adiabática. Así, a pesar del control litológico en la química de los fluidos, los aniones principales como SO4, HCO3 y Cl se distribuyen de la misma manera que los sistemas geotermales ígneos, donde en la zona del upflow se encuentran las aguas sulfato-ácidas; en las zonas periféricas las aguas cloruradas; y entre estas zonas las aguas bicarbonatadas.

Geólogo / En la zona norte del volcán Villarrica las unidades más relevantes en términos de dimensiones y de poder albergar sistemas hidrotermales son: 1) El Batolito Norpatagónico compuesto principalmente por granitoides del Cretácico y Mioceno 2) Las unidades volcánicas y volcanoclásticas del Cenozoico tales como las que se encuentran en la cuenca de Curamallín (Oligoceno-Mioceno), las cuales prácticamente desaparecen al sur del volcán. Por otro lado hay distintos procesos que pueden afectar la composición de las aguas termales: mezcla, ebullición, interacción con vapores o fluidos de origen magmático, distintas fuentes del fluido que compone el reservorio, cambios de temperatura, entre otros, pero uno de los procesos más importantes que determina dicha composición es la interacción química con las unidades de roca que albergan al reservorio hidrotermal. En este trabajo se plantea que la composición de los fluidos hidrotermales está importantemente controlada por procesos de interacción calor-fluido-roca con las unidades volcánicas y volcanoclásticas anteriormente mencionadas, por esto, con el objetivo de determinar la relevancia de los procesos de interacción con dichas rocas, se han realizado experimentos de alteración en sistemas cerrados a temperatura constante en un reactor químico. Junto con esto, se realizaron modelos geoquímicos con el fin de predecir los resultados de la alteración geotermal en las muestras seleccionadas. Los resultados de los experimentos con reactor químico muestran similitudes con las aguas termales del área de estudio. Además, los modelos geoquímicos son consistentes con los resultados del reactor. De esta forma, la metodología experimental utilizada en este trabajo permite un mayor entendimiento de los procesos de alteración geotermal que actúan en la zona estudiada confirmando de alguna forma la relevancia de los procesos de interacción calor-fluido-roca y en particular de la interacción con las unidades volcánicas y volcanoclásticas al norte del volcán Villarrica.