Memoria para optar al título de Geólogo / 24/01/2021

Geólogo / Los suelos lateríticos son una de las fuetes de metales críticos (EGP y Au) y otros metales de interés económico como el Fe, Ni o Cr. En el caso de Chile, la existencia de estos suelos se ha reportado en la Cordillera de la Costa del centro sur del país, en particular en la localidad de Camán. En este trabajo de Título se investigan los procesos de formación de este suelo, la movilidad y redistribución de elementos durante el proceso de formación de la laterita, poniendo énfasis en los elementos del grupo del platino y el Au. Se determinó que este perfil está compuesto por un horizonte saprolítico inferior empobrecido en metales y un horizonte limonítico superior enriquecido en Ni, Fe, Cr EGP y Au. Los principales agentes participantes en la redistribución de elementos durante el proceso de laterización son la presencia de fronteras de pH y Eh, ligantes que transportan los elementos en solución (clorurados y orgánicos principalmente) y condiciones aptas para la deposición de nuevas fases minerales, como cambios en la oxidación o presencia de minerales con alta capacidad de adsorción de elementos, como las arcillas o los óxidos e hidróxidos de Fe. Finalmente, el estudio de las características del agua del sector sugiere que agua con características similares a la presente hoy en día en las inmediaciones del perfil pudo ser la responsable de la formación de la laterita. El modelado numérico de la interacción agua-roca indica que el agua de Camán tiene una alta capacidad de disolución de aquellos minerales que forman la roca y se encuentra además saturada con respecto a los minerales que conforman la laterita. / Este trabajo ha sido financiado por proyecto Fondecyt Iniciación # 11140005 "Decoding precious metals (platinum-group elements and gold) in upper mantle rocks of the Chilean Coastal Cordillera"

Geólogo / El volcán Copahue, VIII región del Biobío, corresponde a un estratovolcán activo ubicado en la cordillera de Los Andes, en el límite entre Chile y Argentina. Una de sus características distintivas es su posición respecto al arco volcánico actual, la que equivale a aproximadamente 30 km desplazado al este. Esto corresponde a la ubicación del antiguo arco del Plioceno a Pleistoceno temprano. Desde el comienzo de su actividad eruptiva, hace 1.2 Ma, el volcán ha mostrado variaciones tanto en su estilo eruptivo como en la composición de sus productos volcánicos. El objetivo de esta investigación es determinar la geoquímica de los magmas que han originado los productos volcánicos de Copahue en su historia eruptiva, a partir de la composición de las inclusiones vítreas. Para lograr este fin, se utilizaron muestras representativas de tres subetapas de la historia eruptiva del volcán. Las subetapas analizadas corresponden a las de singlacial, postglacial y actual, esta última representada por una muestra de la erupción del año 2014. En estas muestras se analizaron concentraciones de elementos mayoritarios y trazas para las inclusiones seleccionadas y sus respectivos minerales huésped. Con los resultados obtenidos se desarrollaron diagramas de clasificación, estimaciones de influencia de volátiles y cálculo de condiciones geotermobarométricas de los minerales analizados. Se reconocieron inclusiones vítreas en todas las fases minerales presentes en estos productos, que corresponden a plagioclasa, clinopiroxeno, ortopiroxeno y olivino. Los resultados permitieron determinar la composición de cada inclusión vítrea y variaciones entre la química de los minerales de cada muestra. En particular, por lo que concierne a los minerales, se ha reconocido una anortitización, o aumento del contenido de Ca en las plagioclasas con el tiempo y la ocurrencia de dos distintos clinopiroxenos para la muestra de 2014, correspondientes a pigeonita y augita. La química de las inclusiones vítreas ha permitido la estimación de la influencia de fluidos en el magma durante el proceso de cristalización. El contenido de fluidos se corresponde con el estilo eruptivo de la etapa postglacial, eventos magmáticos de tipo fisural, y de la etapa actual, freática - freatomagmática. Permitiendo estimar el estilo eruptivo de la etapa singlacial. A partir de las condiciones geotermobarométricas, se pudieron estimar las profundidades de cristalización (zona de almacenamiento de magma) para los distintos minerales de cada muestra. Para la etapa singlacial, se determinó un amplio rango de profundidades, entre unos 12 y más de 40 km, para la etapa postglacial, fue reconocido un acotado rango de profundidad, entre 25 y 30 km, mientras que por la etapa actual, se reconocieron dos rangos acotados y separados, el primero cerca de 10 a 20 km y el siguiente de entre 30 a 40 km. A partir de todos estos antecedentes es sido posible plantear un modelo evolutivo para el volcán Copahue, el que abarca éstas tres subetapas.

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

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-08-10T16:47:56Z No. of bitstreams: 1 2017_ValdeirAntoniodaSilva.pdf: 10112031 bytes, checksum: 0cfe3a30aa04fa0b1b14b285c6d728a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-22T18:11:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ValdeirAntoniodaSilva.pdf: 10112031 bytes, checksum: 0cfe3a30aa04fa0b1b14b285c6d728a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-22T18:11:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ValdeirAntoniodaSilva.pdf: 10112031 bytes, checksum: 0cfe3a30aa04fa0b1b14b285c6d728a0 (MD5) Previous issue date: 2017-09-22 / Nesse estudo matrizes vítreas baseadas em óxidos, dopadas com íons de terras raras e/ou pontos quânticos de sais de chumbo, foram sintetizadas pelo tradicional método de fusão e investigadas por medidas experimentais. A matriz vítrea LBA foi sintetizada e dopada com íons de Nd3+. Os parâmetros espectroscópicos correspondentes foram obtidos pela teoria de Judd-Ofelt (JO) utilizando o método dos mínimos quadrados. Além disso, essa mesma matriz com 2% de Nd2O3 (concentração fixa) foi co-dopada com diferentes concentrações de TiO2, sendo esse um agente de variação do campo cristalino. Os parâmetros espectroscópicos foram investigados utilizando Inferência Bayesiana. Uma abordagem inovadora que não é apresentada na literatura. A matriz SNABP foi sintetizada com dopagem de íons de Yb3+ e/ou pontos quânticos de sais de chumbo e investigada. Essas amostras foram avaliadas quanto à possibilidade de desenvolvimento de dispositivos refrigeradores ópticos de estado sólido. Sendo essa a segunda inovação apresentada nessa tese. As amostras foram caracterizadas experimentalmente por medidas de densidade, índice de refração, absorção óptica, fotoluminescência, análise térmica diferencial e micro espectroscopia Raman. Os parâmetros de intensidade de JO, Ωλ, para amostras dopadas com Nd3+ e/ou co-dopadas com TiO2, se mostraram sensíveis às variações do campo cristalino, sugerindo que íons de TR podem atuar como sondas estruturais. As amostras dopadas com Yb3+ apresentaram cauda de refrigeração significativa, em torno de 1007 nm, revelando-se promissoras para aplicação em refrigeração óptica. Nanocristais de PbS foram sintetizados com sucesso e apresentaram propriedades de confinamento quântico, com o deslocamento da emissão para maiores comprimentos de onda em função do aumento do tamanho. Foi observado deslocamento Stokes relativamente grande (~140 nm), que pode comprometer a refrigeração óptica em PQs de PbS em específico. Contudo, a co-dopagem (PQs + Yb3+), mostrou-se interessante, uma vez que essas amostras apresentaram processo de transferência de energia (PQs→Yb3+) podendo potencializar a refrigeração óptica com íons de Yb3+ como centros refrigeradores. / In this study, oxide-based vitreous matrices were synthesized and investigated by the traditional fusion method and investigated by experimental measures, doped with rare earth ions (TR) and/or quantum dots (PQs) of lead salts. The LBA vitreous matrix was synthesized and doped with Nd3+ ions. The spectroscopic parameters were obtained by Judd-Ofelt (JO) theory using the least squares method. The LBA matrix doped with 2% Nd2O3 (fixed concentration) was co-doped with different TiO2 content, which is a variant of the crystalline field. The spectroscopic parameters were investigated using Bayesian inference as a new approach. An innovative approach that is not presented in the literature. The SNABP glass matrix was synthesized with Yb3+ ion and/or quantum dots of lead salts doping and investigated. These samples were evaluated for exploring the development of solid state optical refrigeration devices. This is another innovation presented in this thesis. The samples were experimentally characterized by mass density, refractive index, optical absorption, photoluminescence, differential thermal analysis and micro Raman spectroscopy measurements. The JO intensity parameters, Ωλ, for samples doped with Nd3+ and/or co-doped with TiO2, were sensitive to variations of the crystalline field, suggesting that TR ions could act as structural probes. Samples doped with Yb3+ showed significant refrigeration tail, around 1007 nm, suggesting promising application in optical refrigeration. Nanocrystals of PbS were successfully synthesized and presented quantum confinement properties as the emission shift for longer wavelengths as the size increases. A relatively large Stokes shift (~140 nm) was observed that could compromise optical cooling in PQs of PbS. However, the co-doping, QDs + Yb3+, proved to be of interest, once these samples showed energy transfer process (QDs→Yb3+) which could enhance optical refrigeration with Yb3+ ions as cooling centers.

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

Memoria para optar al título de Geóloga / Núcleo Milenio Trazadores de Metales / 10/05/2021

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.

A espectroscopia fotoacústica (PA) vem sendo largamente utilizada em diversos ramos de pesquisa, principalmente nas investigações de materiais quanto às suas propriedades ópticas e térmicas, demonstrando a sua vasta versatilidade. No presente trabalho, desenvolveu-se uma câmara fotoacústica de uso geral e uma metodologia baseada na técnica fotoacústica, técnica não intrusiva e não destrutiva, para a determinação da porosidade aberta de membranas vítreas. A porosidade aberta de membranas vítreas está relacionada diretamente à permeabilidade e à eficiência dessas membranas em processos de filtração. Essas membranas foram processadas utilizando-se a técnica de preenchimento e garrafas de vidro, encontradas comercialmente, como matéria-prima. Através da utilização de NaCl como o material inerte, foram processadas membranas com diferentes percentagens de poros. A metodologia fotoacústica desenvolvida neste trabalho teve como base modelos teóricos fotoacústicos tradicionais de análise. Esta metodologia foi capaz de determinar a porosidade aberta das membranas e de distinguí-las quanto as suas superfícies. Os resultados obtidos através da técnica fotoacústica foram comparados com os resultados obtidos por porosimetria de mercúrio (técnica intrusiva e destrutiva) e por ensaios de permeabilidade (técnica intrusiva e não destrutiva) com as mesmas membranas. Estas duas técnicas de análise são as usualmente utilizadas em estudos de estruturas porosas. A comparação entre os dados experimentais comprovou a validade dos resultados obtidos com a nova metodologia. Além desta metodologia fornecer a porosidade aberta com relativa facilidade, ela demonstrou ser rápida, não-destrutiva e de baixo custo para cada ensaio nas análises / The photoacoustic (PA) spectroscopy has been used in several research lines, mainly in the investigation of thermal and optical properties related to different materials, showing in this way high versatility. In this work is described the development of a general-purpose photoacoustic cell, and of a methodology based on photoacoustic technique for the determination of the opened porosity of vitreous membranes. The technique is non-intrusive and non-destructive in relation to the membranes. The opened porosity of vitreous membranes is directly related to the permeability and also directly related to the efficiency of these membranes in the filtration processes. Membranes with different percentage of pores were processed by means of filler principle. For this purpose were used glass bottles found commercially as raw material and NaCl as inert material. The photoacoustic methodology developed in this work was based on classical theoretical models found in the literature. This methodology was capable to determine the open porosity of the membranes and to distinguish membranes with different surfaces. The results obtained with the photoacoustic technique were compared with that obtained by means of mercury porosimetry (intrusive and destructive technique) and permeability measurements (intrusive and non destructive technique) with the same membranes. These two techniques are usually used in studies of porous structures. The comparison between the experimental data showed the validity of the results obtained with this new methodology. Moreover, it supplies the opened porosity with relative easiness, in a faster and non-destructive way, and with low cost in the analyses

A espectroscopia fotoacústica (PA) vem sendo largamente utilizada em diversos ramos de pesquisa, principalmente nas investigações de materiais quanto às suas propriedades ópticas e térmicas, demonstrando a sua vasta versatilidade. No presente trabalho, desenvolveu-se uma câmara fotoacústica de uso geral e uma metodologia baseada na técnica fotoacústica, técnica não intrusiva e não destrutiva, para a determinação da porosidade aberta de membranas vítreas. A porosidade aberta de membranas vítreas está relacionada diretamente à permeabilidade e à eficiência dessas membranas em processos de filtração. Essas membranas foram processadas utilizando-se a técnica de preenchimento e garrafas de vidro, encontradas comercialmente, como matéria-prima. Através da utilização de NaCl como o material inerte, foram processadas membranas com diferentes percentagens de poros. A metodologia fotoacústica desenvolvida neste trabalho teve como base modelos teóricos fotoacústicos tradicionais de análise. Esta metodologia foi capaz de determinar a porosidade aberta das membranas e de distinguí-las quanto as suas superfícies. Os resultados obtidos através da técnica fotoacústica foram comparados com os resultados obtidos por porosimetria de mercúrio (técnica intrusiva e destrutiva) e por ensaios de permeabilidade (técnica intrusiva e não destrutiva) com as mesmas membranas. Estas duas técnicas de análise são as usualmente utilizadas em estudos de estruturas porosas. A comparação entre os dados experimentais comprovou a validade dos resultados obtidos com a nova metodologia. Além desta metodologia fornecer a porosidade aberta com relativa facilidade, ela demonstrou ser rápida, não-destrutiva e de baixo custo para cada ensaio nas análises / The photoacoustic (PA) spectroscopy has been used in several research lines, mainly in the investigation of thermal and optical properties related to different materials, showing in this way high versatility. In this work is described the development of a general-purpose photoacoustic cell, and of a methodology based on photoacoustic technique for the determination of the opened porosity of vitreous membranes. The technique is non-intrusive and non-destructive in relation to the membranes. The opened porosity of vitreous membranes is directly related to the permeability and also directly related to the efficiency of these membranes in the filtration processes. Membranes with different percentage of pores were processed by means of filler principle. For this purpose were used glass bottles found commercially as raw material and NaCl as inert material. The photoacoustic methodology developed in this work was based on classical theoretical models found in the literature. This methodology was capable to determine the open porosity of the membranes and to distinguish membranes with different surfaces. The results obtained with the photoacoustic technique were compared with that obtained by means of mercury porosimetry (intrusive and destructive technique) and permeability measurements (intrusive and non destructive technique) with the same membranes. These two techniques are usually used in studies of porous structures. The comparison between the experimental data showed the validity of the results obtained with this new methodology. Moreover, it supplies the opened porosity with relative easiness, in a faster and non-destructive way, and with low cost in the analyses