Geólogo / El objetivo de este trabajo es caracterizar y determinar el origen petrogenético de la Unidad Guanaco, que corresponde al primer registro de actividad volcánica de edad Cretácico Tardío en la Cordillera Principal de Chile central. Los afloramientos de esta unidad se encuentran expuestos en el curso superior del valle del río Tinguiririca (~34°55 S). Para el estudio de la Unidad Guanaco se realizó una campaña de 10 días de terreno, donde se levantó una columna estratigráfica esquemática y se recolectaron muestras representativas de esta unidad. Además se realizaron descripciones petrográficas y análisis químicos de elementos mayores, menores y traza en roca total, junto con 2 análisis isotópicos de Sr-Nd en rocas volcánicas. Los resultados de este estudio entregan nuevos antecedentes acerca de la evolución magmática y tectónica de los Andes durante este período. La Unidad Guanaco presenta una estratigrafía predominantemente volcánica, descrita por al menos 2.200 m de espesor compuestos por flujos de lava, tobas y brechas volcánicas, con escasas intercalaciones de depósitos sedimentarios. De acuerdo al trabajo de campo y a observaciones petrográficas, el volcanismo de la Unidad Guanaco muestra un carácter bimodal, reflejado en la ocurrencia común de lavas basalto-andesíticas de olivino, clinopiroxeno y plagioclasa, intercaladas con rocas piroclásticas de carácter ácido. Esto es consistente con los resultados geoquímicos, que muestran contenidos de SiO2 (valores anhidros) que varían entre 51 y 58% para las lavas y de 71% para la única toba analizada. También, de acuerdo a los resultados geoquímicos, todas las muestras analizadas presentan características típicas de magmas de arco, representadas por un enriquecimiento en elementos LILE sobre HFSE y una fosa Nb-Ta en los diagramas multielemento normalizados al N-MORB. Similar afinidad se observa en los diagramas de discriminación tectónica basados en elementos traza inmóviles. En términos de la composición isotópica, las muestras presentan una signatura poco radiogénica, con razones de 87Sr/86Sri entre 0,7038-0,7039 y valores de Ndi +4, lo que indica un aporte mayoritariamente juvenil con escasa contaminación cortical. Las características mencionadas sugieren que la acumulación de los depósitos de la Unidad Guanaco habría ocurrido en una cuenca de intra-arco, cuyos magmas habrían evolucionado sobre una corteza continental con un espesor no superior al actual en la región (~35-40 km). En base a su naturaleza esencialmente volcánica, la Unidad Guanaco se correlaciona en este trabajo con unidades similares de edad Cretácico Tardío-Paleoceno Temprano (Formación Lo Valle y Fm. Plan de los Yeuques) que afloran ~50-100 km al NO y SSE, respectivamente. Esta correlación implica una distribución oblicua del arco volcánico de este período respecto al margen continental actual. En conjunto con las unidades sedimentarias ubicadas al este del arco mencionado (Formación Colimapu, Grupo Malargüe), ambas franjas conformarían una configuración paleogeográfica arco-tras-arco de dirección NNO-SSE con respecto al margen continental actual. Dicha configuración podría estar ligada a una somerización del slab oceánico durante este período, provocando un corrimiento hacia el sureste del arco volcánico entre los ~34° y ~38°S. De manera alternativa, la distribución actual de los afloramientos del arco mencionado podría estar también condicionada por procesos posteriores. Durante el Oligoceno, con el desarrollo de la cuenca de Abanico, una mayor extensión hacia el sur de los 34-35°S podría explicar la distribución oblicua actual que describen estos depósitos. / Este trabajo fue financiado con el proyecto Fondecyt N° 11140012

Geólogo / El Volcán Callaqui o Complejo Fisural Callaqui (CFC) corresponde a una serie de cráteres y centros eruptivos alineados con dirección N60°E. Este se encuentra ubicado en la comuna de Alto Biobío, de la Región del Biobío y está cercano al límite argentino en la cordillera. Tanto el volcán como la zona de estudio del presente trabajo se encuentran altamente controlados por la zona de transferencia Callaqui-Copahue-Mandolegüe (CCM). Adicionalmente, se reconoce un sistema geotermal activo asociado al volcán Callaqui. El presente trabajo consiste en un estudio de las rocas en la zona cercana al CFC utilizando técnicas como DRX, SEM y microscopio óptico. También se estudiaron las manifestaciones termales cercanas a este a partir de análisis de la química e isótopos estables. En el caso de las rocas, se tomaron muestras de las quebradas cercanas al volcán Callaqui, las cuales presentan una orientación muy similar a él (N60°E). Los resultados obtenidos a partir de los fluidos termales indican que ambas manifestaciones corresponden a aguas cloruradas, con la de El Avellano clasificando como un agua volcánica y la de Trapa-Trapa como un agua madura. En el caso de los geotermómetros aplicados, la mayoría de estos indican temperaturas entre los 150-200°C para el reservorio en el caso de El Avellano y entre 60-110°C para Trapa-Trapa. Los resultados también señalan una posible mezcla de aguas. La litología primaria indica que las rocas estudiadas corresponden en su mayoría a la Formación Cura-Mallín. Por su parte, la mineralogía secundaria refleja temperaturas altas, con minerales como la epidota, la wairakita, la prehnita y la illita formándose sobre los 200°C. Esto se ve respaldado por la escasez y relativamente baja concentración de esmectita, la cual se encuentra principalmente interestratificada con illita o clorita. También son comunes minerales como la laumontita (120-220°C), la clorita (>120°C) y el cuarzo (>100°C). Esto indicaría que las rocas estudiadas formaron parte paleo-sistema hidrotermal el cual se ve beneficiado por la presencia de estructuras asociadas al CCM que facilitan la circulación de los fluidos. Finalmente, se propone una continuidad entre el sistema geotermal actual y el paleo-sistema que desarrolló la alteración observada en la Formación Cura-Mallín de la zona. De esta forma, la alteración habría comenzado cercana al Pleistoceno inferior a medio y se habría mantenido activa de manera relativamente continua durante 1-2 Ma hasta el presente.

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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Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Las calderas son estructuras volcánicas de radios kilométricos a deca-kilométricos, que se forman debido a erupciones cuyas magnitudes están entre de las mayores en el registro geológico. Algunas de ellas a un presentan actividad. La reactivación de estas calderas resurgentes genera uno de los peligros volcánicos más relevantes a nivel global, por lo que su estudio es fundamental para comprender su dinámica interna. La deformación de la superficie y los cambios en las mediciones de microgravedad, son algunos de los efectos típicos de esta actividad. Como esta deformación ocurre en ambientes tectono-volcánicos complejos resulta interesante poder caracterizar la posible naturaleza de dicha deformación: volcánica (movimientos de magmas), tectónica (desplazamientos de fallas) o una compleja combinación de ambas. A su vez, modelar la deformación en zonas volcánicas permitir a inferir la profundidad de los reservorios magmáticos asociados a dicha deformacióon de superficie y su relación con los sistemas de fallas que controlan las calderas. El propósito de este estudio es caracterizar la zona de deformación de la caldera Laguna del Maule que actualmente se encuentra en un proceso de alzamiento. Trabajos anteriores (2007-2008) han determinado una velocidad de deformación de 18.5 cm/año. Este trabajo permitió corroborar la continuidad de esta actividad. Se levantaron per les de gravimetr a y observaciones geod esicas de precisi on en tres campañas de terreno (2011-2012) en cuatro sectores del campo de deformaci on. A estas ultimas se agregaron observaciones geodesicas de una estacin GPS permanente del Observatorio Volcanológico de los Andes del Sur, OVDAS del SERNAGEOMIN. La máxima deformación medida fue de: 28.67 cm/año en la coordenada vertical, 11.5 cm/año en la coordenada Este y 6.1 cm/año en la coordenada Norte, con respecto a Sudamérica. Con estos resultados se realizaron dos modelos: el primero con la intención de determinar la geometría del cuerpo responsable y el segundo, un modelo de densidad con la ayuda de la gravimetría, para acotar la naturaleza de este mismo cuerpo. El modelo de la geometría de la fuente de deformación se basa en el algoritmo de McTigue (1987) y asume un semi-espacio in nito homogéneo e isótropo y obedece la ley de Hooke y consiste en tres esferas de diferentes tamaños y a diferentes profundidades. La Mayor de las esferas corresponde a la más supercial (radio de 2893 m y a una profundidad de 1344 m, desde el borde superior al nivel medio de la laguna). Con respecto al modelo de densidad, los cuerpos fueron modelados en secciones de 2.5D, definiendo una densidad de 1.71 g/cm3, para el modelo de la geometría de la fuente de la deformación. Se interpretaron los modelos como el camino del flujo de calor desde una profundidad mayor a 10 km hasta una zona de baja densidad que se expande bajo la superficie (1300 m bajo la superficie), acumulándose principalmente en el centro de la deformación.

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Geóloga / El Objetivo principal de este trabajo consiste en determinar y analizar los factores que dominan el comportamiento del penacho volcánico, asociados a columnas eruptivas débiles. Este análisis permitirá una mejor comprensión de impactos a erupciones volcánicas cuya emisión es prolongada por meses, aunque con reducida acumulación en superficie. En este estudio se trabajó con la erupción del Complejo Volcánico Puyehue-Cordón Caulle, que inició su actividad el día 4 de Junio 2011 continuando hasta fines de Marzo del 2012. La erupción se caracterizó por una fase inicial explosiva de dos a tres días, generando la mayor cantidad de depósitos piroclásticos. El resto de la erupción correspondió a un período de emisión menor, pero persistente, coetáneo con la erupción de lava de bloques. Esta erupción generó diversos daños en las zonas aledañas al volcán, desde evacuación de población, en su etapa inicial hasta interrupción de vuelos comerciales, daños en la propiedad privada y ambiental. Se trabajó con un total de 450 imágenes Satelitales MODIS a lo largo del período eruptivo, en los cuales se implementó el método BTD, con el fin de determinar zonas afectadas por la caída de ceniza, además se determinó direcciones de dispersión del penacho y se caracterizó las diferentes fases de la erupción. Adicionalmente con el método CTOP se estimaron distintas alturas de la columna a lo largo de todo el período. Finalmente, basándose en expresiones teóricas y observaciones tanto eruptivas como meteorológicas, fue posible estimar el flujo de masa a lo largo de la erupción.

Memoria para optar al título de Geólogo / Entre los grandes desafíos de la volcanología moderna y la evaluación de peligros volcánicos existen preguntas que apuntan a responder por qué los volcanes cambian su estilo eruptivo y cómo lo hacen. Es sumamente importante conocer los diferentes estilos eruptivos que puede presentar un volcán y de esta forma constreñir su historia eruptiva para estar preparados ante posibles escenarios futuros. En este estudio se analizan los depósitos piroclásticos de la unidad Las Nieblas que corresponde a la erupción más reciente del Complejo Volcánico Laguna del Maule, ubicado a 140 km al SE de Talca. Mediante trabajo de terreno y análisis de laboratorio se determinaron relaciones estratigráficas y se estimó el volumen de los depósitos. También se estimaron las características físicas de los piroclastos, tales como distribuciones de tamaño de grano, densidad, porosidad, conectividad, permeabilidad y contenidos de cristales y vesículas, para poder estudiar los mecanismos de desgasificación. Además, se realizaron análisis de microscopía óptica y electrónico de barrido (SEM) para poder tener una petrografía detallada y constreñir las diferentes distribuciones de tamaño de vesículas mediante diagramas texturales a partir de segmentación de imágenes binarias. Se obtuvo un volumen estimado del flujo piroclástico de 0.06 km3, con una distribución de tamaño de grano principalmente unimodal. Los piroclastos presentan una densidad de 0.36 1.46 [g/cm3] (flujo piroclástico) y de 0.51 1.94 [g/cm3] (depósito de caída), una conectividad de 20 - 80% y una porosidad de 45 a 95 %, con una permeabilidad aparente (ka) de 10-12 10-11 [m2]. También se obtuvo una cristalinidad del 5 10 % y una vesicularidad de un 34 38 %. Los análisis de distribución de tamaño de burbujas arrojaron una tendencia tipo Power Law entre 10-3 105 [mm]. Se propone que el ciclo eruptivo de la erupción Las Nieblas ocurrió de una manera similar a la ocurrida en el volcán Chaitén y el complejo volcánico Puyehue Cordón Caulle, en que la erupción comienza con una etapa explosiva de corta duración, seguida por un cambio de estilo eruptivo a una etapa efusiva de mayor duración. Finalmente se propone que la que la transición explosiva-efusiva fue controlada por el colapso de las burbujas durante la erupción, dado que a porosidad constante ocurre un decrecimiento de la conectividad. Además, la coalescencia de burbujas y el aumento de permeabilidad pudieron ocurrir en pequeñas escalas de tiempo (minutos a horas) dependiendo de la viscosidad del magma, la que se ve fuertemente afectada por la temperatura una vez abierto el conducto. / Centro de excelencia en Geotermía de los Andes (CEGA), PROYECTO fondao N° 15090013, La Red Nacional de Vigilancia Volcánica (RNVV) del Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) y la Universidad de Bristol

Doctor en Ciencias, Mención Geología / La Dorsal de Juan Fernández (JFR) es una cadena volcánica (~ 800 km) de intraplaca emplazada sobre la Placa de Nazca en el Pacífico SE alejada de márgenes activos. Mediante datos de geoquímica (roca total y mineral), isotópicos (Sr-Nd-Pb) y geocronológicos (40Ar/39Ar) se busca comprender los procesos petrogenéticos implicados en la generación del volcanismo y en la evolución magmática de JFR. Se determina que los 4 edificios volcánicos más volumétricos de JFR: O Higgins (~ 9.26 8.41 Ma), Alpha (~ 4.63 4.58 Ma), Robinson Crusoe (~ 4.10 3.40 Ma) y Alejandro Selkirk (~ 0.94 0.83 Ma); satisfacen una progresión de edades más joven hacia el W coherente con la teoría de plumas mantélicas. La fase de construcción del escudo representa casi la totalidad del volumen de los edificios estudiados, se compone principalmente de basaltos con signatura geoquímica (e.g., alto contenido de TiO2, alto FC3MS y anomalía TITAN) e isotópica (FOZO-A con participación adicional de DM) que sugiere la presencia de piroxenita (formada a partir de corteza oceánica reciclada) como heterogeneidad en una fuente mantélica peridotítica. Dicha presencia es confirmada mediante un modelo petrogénetico para la pluma que indica una baja temperatura potencial (rango de 1290 1322 °C para Robinson Crusoe vs. 1312 1362 °C en Alejandro Selkirk), presión de término de fusión (2.34 2.54 vs. 2.24 2.52 GPa) probablemente relacionado al límite litósfera-astenosfera, y una similar participación en el melt final de fundidos provenientes de piroxenita (38.6 56.4 vs. 35.8 55.6 wt%) pese a su baja presencia en la pluma (4 8 vs. 6 12 wt%). Las variaciones composicionales internas se explican por fraccionamiento de olivino + clinopiroxeno ± plagioclasa, mezcla y/o recarga magmática y acumulación de cristales de olivino en una cámara magmática somera (~ 1 a 3 kbar) donde la temperatura de los magmas puede descender hasta 1156 1181 °C, y las variaciones entre volcanes se explica por variaciones temporales en la temperatura potencial y tasa de fusión parcial de la pluma mantélica. O Higgins y Robinson Crusoe también muestran una fase de volcanismo rejuvenecido formada por coladas de lava basanítica eruptadas tras un periodo de inactividad máximo de ~ 0.25 Ma en O Higgins, y ~ 1.73 Ma en Robinson Crusoe. Su mayor enriquecimiento geoquímico y signatura isotópica relativamente similar al escudo confirman que también se origina a partir de una pluma mantélica, pero posiblemente con sutiles variaciones en la proporción de sus constituyentes (peridotita y piroxenita), temperatura y grado de fusión parcial (ambas menores a la etapa de escudo). Estos magmas ascienden de manera directa (> 1300 °C), capturando xenocristales, con cristalización polibárica y poca diferenciación, ya que solo algunas son almacenadas por breves periodos en pequeños reservorios someros (a ~ 1256 1295 °C).

Doctor en Ciencias, Mención Geología / La combinación de un análisis estructural a escala regional junto con una extensa base de datos de isótopos de helio, nitrógeno y carbono, composición química y composición de metales traza en manifestaciones volcánicas/geotermales en la parte norte y central de la Zona Volcánica Sur de Chile, revela el rol de las fallas y estructuras en la circulación de fluidos y en el transporte de metales. Las variaciones regionales en la razones isotópicas 3He/4He, d13C-CO2 y d15N son consistentes con los datos reportados de 87Sr/86Sr en lavas a lo largo del segmento estudiado, los que están fuertemente controlados por la distribución espacial del Sistema de Falla Liquiñe-Ofqui (LOFS), que corresponde a una falla transcurrente de intra-arco, y del Sistema de Fallas Oblicuas al Arco (ALFS), que consiste en un conjunto de fallas transpresivas de rumbo NO. La terminación norte del LOFS muestra las signaturas de 3He/4He más primitivas, mientras que en las otras partes de la región las signaturas de isótopos de helio son controladas por la mezcla entre el 3He de derivación mantélica y el 4He de origen cortical, por asimilación magmáticas en la fuente de los fluidos o por contaminación cortical durante la tránsito de los fluidos en la corteza. Ha sido compilada una base de datos de elementos traza (metales base, metales preciosos y metaloides), tomando muestras de fumarolas y aguas termales, donde han sido analizados los isótopos de helio, carbono y nitrógeno. Contrastar las concentraciones de elementos traza con las razones de isótopos de helio ha permitido determinar que los contenidos de metales en fluidos hidrotermales son el resultado de un fuerte control estructural que condiciona la partición selectiva de estos elementos. Las concentraciones más altas de metales base (e.g. Cu, Co, Ni, Pd), provenientes de la lixiviación de la roca caja, se han encontrado en manifestaciones controladas por estructuras NO, mientras que a lo largo del LOFS, las altas vías de permeabilidad permiten el rápido ascenso de metales transportados desde el sistema profundo en fase vapor (e.g. As, Sb, Ge). El sistema geotermal de alta entalpía Tolhuaca (TGS), ubicado en la parte norte del LOFS se estudió en detalle con el fin de evaluar el desacoplamiento entre Cu y As. Para este fin han sido analizadas una serie de muestras de pirita provenientes de un sondaje de 1km de largo para determinar el contenido de metales traza (e.g. Cu, As, Co, Sb, etc.) y los patrones de zonación de dichos metales dentro de los granos de este sulfuro. Se ha logrado detectar zonaciones en la pirita de la zona de alteración argílica somera, donde bordes ricos en Cu (Co) y núcleos deprimidos en As se alternan con bordes deprimidos en Cu (Co) y núcleos ricos en As. Estos datos de microanálisis se contrastaron con datos químicos de inclusiones fluidas en vetas de cuarzo (altas razones Cu/As) y fluidos del pozo geotermal (bajas razones Cu/As), que muestran una clara correspondencia entre las concentraciones relativas de Cu y As en los fluidos hidrotermales y las zonaciones químicas de la pirita. Estas observaciones proporcionan evidencia directa de captura selectiva de los metales en la pirita como resultado de los cambios en la composición del fluido de formación del mineral, debido probablemente a la separación de un fluido de una sola fase en un vapor de baja densidad y una salmuera más densa, capaz de fraccionar Cu y As.