Geólogo / Los centros eruptivos Volcán Casablanca (que comprende las unidades Casablanca 1, Casablanca 2 y Casablanca 3), Cráter Rayhuén y Cono Tipo (compuesto por una serie de conos monogenéticos agrupados) están ubicados en el Complejo Volcánico Antillanca, en la Zona Volcánica Sur de los Andes. Su compleja evolución comprende etapas glaciares desde el Pleistoceno Medio hasta el Holoceno. Consisten en basaltos y andesitas basálticas, de composición 50-57% SiO2 en peso y de afinidad calcoalcalina. Predominan las texturas porfírica e intergranular. En general son rocas pobres en fenocristales, aunque el espectro contempla de 10% a 40% de la roca, principalmente olivino y plagioclasa. A través de un estudio composicional en los fenocristales de plagioclasa se demuestra que las texturas de desequilibrio (presentes en las unidades Casablanca 1, Casablanca 2, Casablanca 3 y Cono Tipo) se originan por recargas de magma máfico asociadas a episodios de descompresión. Los patrones geoquímicos de elementos traza (diagramas REE, razones incompatibles) sugieren que existe una fuente mantélica única para todas las rocas, sin evidencias de mezcla o contaminación en su origen. El origen más probable es la fusión parcial de una peridotita de espinela. Un modelo de cristalización fraccionada puede explicar las variaciones desde basaltos a andesitas basálticas en las unidades Casablanca 1, Casablanca 2, Casablanca 3 y Cono Tipo. Las rocas de la unidad Cráter Rayhuén no pueden generarse a partir de este modelo únicamente y requiere mecanismos adicionales de diferenciación para ser explicadas. Se emplea un geotermobarómetro plagioclasa-fundido que indica que las plagioclasas de las unidades Casablanca 1, Casablanca 2 y Casablanca 3 cristalizan en condiciones similares de temperatura y profundidad (1080-1150 °C, 2 a ~15 km) sugiriendo la existencia un reservorio bajo condiciones estables que ha permitido la construcción de un estratocono y el fraccionamiento de la plagioclasa. A una temperatura y profundidad considerablemente mayor, las plagioclasas de la unidad Cono Tipo cristalizan en condiciones de 1160-1200 °C y entre 15 y 25 km, suponiendo una evolución independiente.

Geólogo / La Zona Volcánica Sur está compuesta por volcanes Pleistocenos-Holocenos, calderas y centros eruptivos menores, los cuales han sido estudiados por diversos autores. Entre estos volcanes se encuentra el Volcán Antuco (2987 m.s.n.m), el cual se edificó sobre los depósitos volcánicos del Volcán Sierra Velluda y la Formación Curamallín. Este volcán consta de dos unidades denominadas Unidad Antuco I y Antuco II separadas por un evento catastrófico, donde el cono formado por la Unidad Antuco I colapsó, dejando una caldera en forma de herradura. Los análisis petrográficos geoquímicos y mineralógicos de este estudio muestran cambios en las proporciones de fenocristales y masa fundamental a lo largo de la actividad del volcán. Además de texturas de desequilibrio que evidencian procesos de diferenciación magmática dentro del reservorio. Se clasificaron los fenocristales y como resultado se obtuvieron cuatro tipos de plagioclasas, dos tipos de olivinos, piroxenos en distintas condiciones y composiciones y óxidos de Fe-Ti. A partir de esta información se estimaron datos mediante geotermometría en asociaciones olivino-augita (Loucks, 1996) y olivino-líquido (Putirka, 2008), mostrando rangos de temperaturas de formación para los microlitos de 980 a 1130°C y en los cúmulos de fenocristales de 1155 a 1278°C. Utilizando un modelamiento de equilibrio entre plagioclasas y fundido, se obtuvo una aproximación a la información durante la formación de estos cúmulos evidenciando un calentamiento mínimo de 55°C y valores máximos de descompresión de 1,5 kbar y 1,2 %wt en exolución de agua. Esto implicaría la presencia de un reservorio somero(0-5km), donde los magmas sufrirían procesos de fraccionamiento mineral, recalentamiento por nuevos inputs de magmas más densos, exolución de volátiles y zonas dentro del reservorio donde la proporción de cristales cambia por procesos convectivos internos.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El valle de Lonquimay (38.46°S) se localiza en el extremo septentrional de la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui, que se extiende por 1200 km como un sistema transcurrente dextral y que es el elemento estructural dominante del intra-arco de la Zona Volcánica Sur de los Andes. A lo largo de esta zona de falla se emplazan los principales centros volcánicos de la región, algunos de los cuales tienen asociados sistemas geotermales, como Tolhuaca y Sierra Nevada, a unos 20 km al NO y al SO de Lonquimay, respectivamente. Para caracterizar el relleno sedimentario de dicho valle y de finir la estructura geoeléctrica de la región circundante se realizaron estudios geofísicos de gravimetría y magnetotelúrica (MT), los que permiten determinar variaciones en la estructura de densidad y de resistividad del medio en profundidad, respectivamente. El trabajo de adquisición de datos se llevó a cabo en tres campañas de terreno, en las cuales se registraron 196 puntos de gravimetría y se instalaron 9 estaciones de MT en el área de estudio, más una estación remota situada a unos 10 km al ONO del pueblo de Lonquimay. Los datos gravimétricos fueron procesados para obtener la Anomalía de Bouguer Completa, con la cual se de finió un modelo de profundidad de la cuenca sedimentaria del valle; mientras que con los registros de magnetotelúrica se calculó el tensor de impedancia Z, y se obtuvieron curvas de resistividad aparente y fase para cada estación, con las cuales se realizaron modelos unidimensionales de resistividad en función de la profundidad. Posteriormente, se efectuó un análisis de resistividad y dimensionalidad en base a elipses del tensor de fase y fl echas de inducción. El modelo gravimétrico indica que la cuenca presenta dos depocentros, de 360 y 260 metros de profundidad. Posiblemente se trate de un solo gran depocentro separado por alguna estructura que alza la parte central del valle. La morfología de la cuenca indica que el relleno sedimentario aumenta en dirección SE, apoyando la hipótesis de un modelo de hemi-graben. Las unidades localizadas al norte de la cuenca corresponden a rocas de baja densidad del miembro Guapitrío de la Fm. Cura-Mallín, posiblemente de alta porosidad y permeabilidad que, sumado a la fracturación e hidratación a las que están expuestas, facilitarían la circulación de fl uidos en profundidad. Los modelos 1D y las elipses del tensor de fase dan cuenta de dos secciones de baja resistividad situadas en la unidad geológica anteriormente mencionada: una bajo las estaciones S2 y S14 de MT, a unos 150 y 400 metros de profundidad, respectivamente, y de 250 metros de espesor, cuya resistividad alcanza los 6 [Ohm-m]; y otra bajo la estación S13, situada a una profundidad mayor. Las características eléctricas que defi nen a estas regiones como zonas conductoras pudiesen estar asociadas a la presencia de fluidos relacionados con algún sistema geotermal de baja temperatura independiente, o bien, con una zona de outflow de alguno de los sistemas geotermales presentes al oeste del valle de Lonquimay.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Geólogo / El estudio de las características litológicas y mineralógicas observadas en ambientes volcánicos andinos junto a su contexto geotectónico, permite entender de mejor manera la evolución en el tiempo y el espacio de los sistemas geotermales asociados al volcanismo andino de la Zona Volcánica Sur Central (ZVSC). La presente Tesis de Magister aborda el estudio de la geología y mineralogía secundaria en rocas volcano-sedimentarias del Miembro Guapitrio de la Formación Cura-Mallín, la cual constituye parte del basamento del volcanismo activo de la Zona Volcánica Sur Central, en la zona de la Cordillera Principal de la Región del Bio-bío - Araucanía (38,1 - 38,6°S). Esta formación goza de gran interés actual por su promisoria capacidad de albergar reservorios geotermales en profundidad, asociados con los sistemas volcánicos de la ZVSC. El trabajo incluyó el levantamiento estratigráfico y muestreo de roca en cuatro sucesiones volcano-sedimentarias de aprox. 200 m cada una en la zona del Cordón Maravilla (Fm. Cura-Mallín, miembro Guapitrio, 8 km al NW de Lonquimay), y la identificación y caracterización detallada de la mineralogía secundaria de las unidades estudiadas. Para ello se utilizó microscopía óptica con luz polarizada, microscopía electrónica de barrido (SEM) con catodoluminiscencia (CL) y espectrometría de dispersión de energía de rayos X (EDS), y se realizaron estudios de difracción de rayos X (DRX) en roca total, en materia extraído de amígdalas y cavidades y en separados minerales de tamaño menor a 2 µm (fracción arcilla). La Sucesión Cordón Maravilla (SCM), corresponde a una secuencia de rocas volcano-sedimentarias caracterizada por la presencia mayoritaria de paquetes de brechas y conglomerados volcánicos intercalados con lavas de bajo espesor y composición intermedia variable, además de escasas rocas piroclásticas (tobas líticas y vítreas). La alteración presente en la SCM corresponde a facies de ceolitas (T°< 180°C), y se caracteriza por la asociación mineral esmectita-clorita/esmectita + mordenita ± heulandita ± clinoptiloita ± cuarzo ± calcita, con presencia ubicua de arcillas de tipo esmectita. Además, se observa una zonación en la facies mineral (facies de mordenita) caracterizada por una variación desde subfacies mordenita en la parte media-inferior de la sucesión a subfacies clinoptiloíta hacia el techo de ella. Las asociaciones de minerales secundarios se observan rellenando cavidades y fracturas, presentando algunos de éstos diferencias texturales en su ocurrencia. La mordenita, en particular, presenta texturas cristalinas que evidencian variabilidad en el proceso de evolución mineral tanto en el periodo de inducción, nucleación y crecimiento cristalino, entre las que se destacan texturas aciculares-radiales y texturas coloformes, estas últimas caracterizadas por el crecimiento de cristales esferoidales tipo coloide de gran tamaño (< 400 µm). Las características geológicas y mineralógicas reconocidas en este trabajo permiten concluir que: (1) las facies litológicas de la SCM tienen una fuerte semejanza con las observadas en un paleo-ambiente de estratovolcán, de acuerdo a terminología de Cas y Wright (1987); (2) la presencia de una zona de alteración hidrotermal en su parte superior del sistema (Cerro Lolco), junto a enjambres de diques semidúctiles de orientaciones N60°E, NS y N60-80°E y la morfología de las unidades rocosas, sugieren cercanía a la fuente de calor; (3) la zonación en la facies mordenita en la SCM son muy similares a las observadas en zonas con alto gradiente geotermal (100-160°C/km) asociadas con calderas volcanotectónicas (ceolitización tipo-caldera; Utada, 1999; 2001); y (4) las variaciones texturales en la mineralogía de alteración (ej. mordenita) son reflejo de cambios en sus condiciones de formación, controladas tanto por la disponibilidad de monómeros de sílice, alcalinidad y pH del sistema de formación mineral. En base a estas observaciones, se postula un modelo conceptual que involucra la mezcla de fluidos hidrotermales ricos en Si de alta temperatura, con aguas meteóricas frías infiltradas en la zona somera de un sistema geotermal asociado a una caldera-estratovolcán. Las características texturas asociadas a la mineralogía de alteración de las sucesiones volcanoclásticas estudiadas y su similitud con texturas resultantes en experimentos de síntesis hidrotermal de ceolitas (ej. Cundy y Cox, 2005), sugieren que los procesos de precipitación/disolución mineral fueron recurrentes en el tiempo, e influenciaron significativamente la evolución de la permeabilidad dinámica del sistema durante episodios de alta actividad hidrotermal y/o eruptiva del sistema de caldera. Estos resultados confirman de manera inequívoca la presencia de actividad paleo-geotermal en la secuencia estudiada, y demuestran que la variabilidad textural de las asociaciones minerales de alteración de la Fm. Cura-Mallín debe ser considerada como un factor preponderante al momento de evaluar la permeabilidad de ésta, y su potencial como unidad hospedante de reservorios geotermales en la Zona Volcánica Sur Central.

Geólogo / La erupción del año 2015 del volcán Calbuco, en el sur de Chile, presentó una serie de problemáticas de carácter científico y social, especialmente al haber ocurrido sin ningún tipo de deformación superficial y escasos precursores sísmicos hasta pocas horas antes de que ocurriera. Gracias a un análisis de termobarometría, en conjunto con evidencias geofísicas y geologicas en otros estudios, se pudo establecer que el volcán presenta una cámara magmática a una profundidad cercana a los 7 km y 950°C de temperatura, antes de la erupción. Utilizando un análisis de inclusiones vítreas en los minerales de los productos piroclásticos de la erupción se pudo obtener una caracterización geoquímica del magma y se identificaron los distintos procesos que ocurrieron previo al emplazamiento de este en la cámara y durante su cristalización. El magma posee una composición andesítica-basáltica, mientras que la fase fundida presenta una composición esencialmente dacítica. El magma se encontraría saturado en los volátiles H2O, CO2 y SO2, enriquecido en elementos trazas ligeros de Li y B y en halógenos como Cl y F. Su particular composición, en comparación con el resto de los volcanes de este sector de la Zona Volcánica Sur, estaría en gran medida asociada a la presencia de al menos una cámara magmática saturada en agua en la corteza profunda, donde ocurriría cristalización de anfíbol. Una interacción del magma con las paredes de la cámara, donde destaca un posible proceso de asimilación cortical que involucra metapelitas, sería significativa para las características de la cámara magmática y su evolución. Se sugiere que una desestabilización de las paredes de la cámara producto de este proceso de asimilación y una concentración de volátiles exsueltos en la cámara, debido a first y second boiling, corresponderían a dos procesos importantes dentro de la dinámica pre-eruptiva de la cámara magmática.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / El Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), mediante la adaptación de la metodología National Volcano Early Warning System (NVEWS), desarrollada por el Servicio de Geología de los Estados Unidos, ha determinado el riesgo asociado a los 90 volcanes activos que existen en Chile. Por otra parte, investigadores de la Universidad de Bristol, utilizando el listado de los países acogidos al Global Facility for Disaster Reduction and Recovery (GFDRR) of the World Bank , en el estudio llamado Volcano hazard and exposure in GFDRR priority countries and risk mitigation Measures , desarrollaron una metodología para la evaluación del riesgo volcánico (Metodología de la Universidad de Bristol, MUB). En ésta se estima el nivel de peligro, el nivel de incerteza según la disponibilidad de información y el índice de exposición de la población. El riesgo de cada volcán se estima de la combinación del peligro y la exposición, en un área espacial determinada. De acuerdo a lo anterior, el presente estudio consistió en realizar la evaluación del riesgo volcánico a los 90 volcanes activos de Chile con la mencionada metodología y comparar los resultados con aquellos obtenidos por SERNAGEOMIN con el fin de realizar un análisis integrado de los resultados de ambas metodologías que permite establecer para cada volcán la mejor metodología para evaluar el riesgo volcánico asociado. Aplicando la metodología de la Universidad de Bristol, se han obtenido cuatro volcanes con un nivel de riesgo medio (Villarrica, Calbuco, Fui e Isla de Pascua), mientras que los 86 volcanes activos restantes han sido categorizados con un nivel de riesgo bajo, sin tener volcanes en categoría de riesgo alto. Mientras que en la metodología NVEWS-SERNAGEOMIN son 12 los volcanes que tienen un nivel de riesgo muy alto, 19 con un nivel de riesgo alto, 17 volcanes están en la categoría de riesgo medio, 15 tienen un nivel de riesgo bajo y 27 volcanes activos están en la categoría de bajo riesgo. Estos resultados indican las evidentes diferencias entre ambas metodologías lo que ha motivado el desarrollo de este trabajo, para poder determinar la que mejor se puede aplicar al contexto volcánico de Chile. Finalmente se propone utilizar la metodología NVEWS-SERNAGEOMIN para evaluar el ranking de riesgo, la MUB para determinar las áreas de peligro excluyendo aquellas zonas de altas pendientes y además se propone realizar una adaptación de la MUB al contexto volcánico de Chile, reasignando nuevos puentajes de peligro y vulnerabilidad mendiante el proceso de análisis jerarquico (PAJ).

Geóloga / Los conos de Caburgua corresponden un cluster de conos monogenéticos ubicados en la ribera sur del lago Caburgua. Los estudios realizados en estos volcanes y sus depósitos son escasos, siendo dirigidos, en su mayoría, al estudio de estratovolcanes cercanos o al estudio de la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui. La presencia de un gran número de fallas de separación normal e inversa en los depósitos asociados a estos conos es lo que motiva la realización de este trabajo, cuyo principal objetivo es determinar el origen de estas estructuras, el que se supone tectónico. Para conseguir esto, se realizó un análisis de la distribución de rumbos y manteos de los planos de falla y un análisis de parámetros morfológicos de los conos, con el fin de determinar una orientación aproximada de los esfuerzos principales para el momento de la formación de las estructuras, del dique alimentador y, probablemente, de los conos y sus depósitos. Dentro de los resultados obtenidos a partir de la caracterización de fallas, destaca el restringido rango en el que se encuentra el rumbo de estas y su fuerte paralelismo: entre N80° y N130° para fallas normales y entre N90° y N130°para fallas inversas. Esto hace suponer que, de ser el origen tectónico, debió existir un cambio en la configuración de esfuerzos entre el momento de la formación de fallas normales (σ1: vertical, σ3: NE-SW) y fallas inversas (σ1: NE-SW, σ3: vertical). Por su parte, a partir de algunos de los parámetros morfológicos, se pudo restringir la orientación del dique alimentador, lo que permitió determinar una orientación aproximada para los esfuerzos principales en el momento de formación del dique: N30-60E para σ1 y subvertical para σ3. Dentro de la posibilidad de un origen tectónico, se analizan dos opciones de acuerdo al contexto en el que se encuentran los depósitos piroclásticos: estructuras tipo horsetail, descartada debido a la orientación de las fallas, y la formación de fallas dentro de las diferentes etapas de un ciclo sísmico. Esta última parece ser una opción sólida, ya que explica el cambio en el estado de esfuerzos, el paralelismo entre los dos tipos de estructuras y la mayor cantidad de fallas normales. Dentro del análisis del origen de las fallas, se considera también un posible origen gravitacional. Sin embargo, este es prácticamente descartado debido a las características observadas en los afloramientos: la amplia distribución de fallas inversas; la proporción observada entre los tipos de depósitos que componen a los afloramientos; y la aparente ausencia de caras libres. Así, se determina que el origen de las fallas de los depósitos de Caburgua es probablemente tectónico, asociado al desarrollo de fallas inversas durante la etapa intersísmica y fallas normales durante la etapa cosísmica.

Geólogo / En la Cordillera de los Andes, entre los 38° y 42°S, se observa un fenómeno interesante; la distribución del volcanismo plioceno-pleistoceno sugiere la presencia de un arco volcánico más ancho que el actual, pero manteniendo el mismo frente. El arco plioceno-pleistoceno está compuesto por un conjunto de centros volcánicos erosionados, que incluyen remanentes de los conductos emisores y se sitúan junto o en la base de los centros volcánicos Cuaternarios. Se recolectaron y procesaron datos geoquímicos y edades de muestras desde el Plioceno hasta el Holoceno en la zona de estudio. Razones La/Yb, La/Nb, La/Ta y Ba/Ta sugieren que la mayoría de las muestras volcánicas del periodo Plioceno-Pleistoceno presentan afinidad de arco, y que se encuentran lavas con estas características a más de 330 Km de la fosa, confirmando la hipótesis de un arco más ancho. La modelación de fusión parcial con el programa Arc Basalt Simulator sugiere que la fuente que generó una muestra de lava del Complejo Volcánico Pino Hachado, corresponde a una lherzolita de espinela, la fusión se generó a 2 GPa y 1200°C, lo que permitió una fusión parcial de 1,5%, además la deshidratación del slab que permitió esta fusión, se habría producido a 5 Gpa y 1063°C. Esta variación en el ancho del arco volcánico entre un periodo y otro, se atribuye a una variación importante en la velocidad de convergencia de las placas a inicios del Pleistoceno; una convergencia más rápida explicaría la presencia de un arco más ancho y más productivo. Un segundo factor de primer orden correspondería a la presencia de estructuras regionales importantes y a los regímenes de estrés presentes; la presencia del sistema de falla Liquiñe-Ofqui restringe el ascenso de magmas en el caso del arco cuaternario, y por el contrario, en el arco plioceno-pleistoceno no se observa una relación estricta entre el volcanismo y las estructuras regionales, lo que permitiría el ascenso de magmas en la parte oriental de la zona de estudio.

Geólogo / Las erupciones ocurridas en el Complejo Volcánico Lonquimay de 1988-90 y en el volcán Calbuco de 2015 presentaron estilos eruptivos muy diferentes, a pesar de que emitieron magmas de similar composición (andesítica y andesitico basáltica respectivamente). La erupción del Complejo Volcánico Lonquimay fue del tipo estromboliana, con explosiones intermitentes de mediana a baja intensidad y que perduraron por más de un año, concentrando su actividad en el cono monogenético más cercano al volcán, denominado cono Navidad. La erupción del volcán Calbuco, por su parte, exhibió características de actividad subpliniana, con una columna que alcanzo alturas sobre los 15 km. Su actividad principal fue durante los dos primeros días, pero se considera terminada a las 2 semanas. En este trabajo se caracterizan los productos de ambas erupciones, por medio de un análisis petrográfico, composicional y textural, para identificar las distintas fases minerales, su abundancia, su composición y su distribución de tamaño. Los resultados obtenidos indican que los distintos comportamientos eruptivos responden principalmente a diferencias en la viscosidad y en los contenidos de volátiles de los magmas. Los magmas del volcán Calbuco son de mayor viscosidad porque su temperatura es menor y tiene un mayor contenido cristalino. Esto facilita a que el magma se comporte de manera frágil al ser deformado en el conducto por un aumento de la velocidad de ascenso y/o al alcanzar un volumen crítico de burbujas que producen que el magma sea fragmentado. La saturación de burbujas pudo haberse producido por la exsolución de un gran contenido de volátiles, ya que los magmas del volcán Calbuco tienen la capacidad de disolver un gran contenido de volátiles. Con respecto al comportamiento eruptivo del CVL, su menor explosividad se debe a la baja viscosidad de sus magmas, que permitieron que los volátiles pudiesen segregarse del magma, resultando en una erupción menos explosiva en relación a la del volcán Calbuco. Otra característica importante es que los magmas del CVL tienen una menor solubilidad y pueden arrastrar un menor porcentaje de volátiles en relación al volcán Calbuco. A pesar de esto, durante la fase inicial se produjo la fragmentación del magma y se formo una pluma eruptiva con alturas de hasta 9 km. Esta fase más explosiva de la erupción puede relacionarse a un sistema cerrado en el que los volatiles se matuvieron junto al magma hasta alcanzar un volumen crítico de burbujas y colapsar.

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