TTE44

RELACIÓN MAGMÁTICA ENTRE EL

CONO NAVIDAD Y VOLCÁN LONQUIMAY,

ZONA VOLCÁNICA DE LOS ANDES DEL SUR

Trabajo de Título para Optar al Título de Geóloga

SOLEDAD CLAUDIA PATRICIA RIQUELME RÍOS

Profesora Guía

DRA. INÉS RODRÍGUEZ ARANEDA

Profesor Co-guía

DR. OSVALDO GONZÁLEZ MAUREL

Miembros de la Comisión Mg. M a ANGÉLICA CONTRERAS VARGAS

DR. BENIGNO GODOY NEIRA

Temuco, 2022

Relación magmática entre el cráter Navidad y Volcán Lonquimay, Zona …

Comisión Examinadora

Este Examen de Título ha sido realizado en el Departamento de Obras Civiles y

Geología de la Facultad de Ingeniería

MINISTRO DE FE

Elisa Leonor Ramírez Sánchez Geóloga y Doctora en Ciencias con mención en Geología de la Universidad de Chile

Departamento de Obras Civiles y Geología

PROFESOR GUÍA

Inés María Rodríguez Araneda

Geóloga y Doctora en Ciencias con mención en Geología de la Universidad Católica del Norte – Université Clermont Auvergne, Clermont Ferrand, Francia

Departamento de Obras Civiles y Geología

PROFESOR CO-GUÍA

Osvaldo Patricio González Maurel

Geólogo y Doctor en Ciencias con mención en Geología de la Universidad Católica del Norte – University of Cape Town, Sudáfrica.

University of Cape Town, Sudáfrica.

PROFESOR INFORMANTE

Benigno Emilio Godoy Neira

Geólogo y Doctor en Ciencias con mención en Geología de la Universidad Católica del Norte.

Universidad de Chile.

PROFESOR INFORMANTE

María Angélica Contreras Vargas

Geóloga, Magíster en Ciencias con mención en Geología de la Universidad de Chile. Observatorio Volcanológico de los Andes del Sur, Servicio Nacional de Geología y Minería

Temuco, 2022

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Dedicatoria

Dedicado a mi mamá y papá,

mi hermano y Chris.

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Agradecimientos

En primer lugar quiero agradecer al proyecto PROFONDECYT 2019PF-IR-04

“ Condiciones magmáticas y eruptivas del Volcán Lonquimay, Andes del Sur, Región de la

Araucanía” a cargo de la Dra. Inés Rodríguez, por financiar el terreno y parte de los

estudios necesarios para la elaboración de este trabajo. Así mismo, quiero agradecer

enormemente a mi profesora guía, Inés Rodríguez, por darme esta oportunidad de trabajar

juntas, compartirme sus conocimientos y sobretodo, apoyarme durante todo el proceso que

ha llevado la realización de esta memoria, las palabras de aliento y contención que durante

unos meses fueron vitales para continuar con este proceso.

Agradecer igualmente a Osvaldo y Benigno, por su colaboración y gestión en la

realización de los distintos análisis utilizados en esta memoria, además de su ayuda e

inmensa disposición durante estos meses, entregándome correcciones y consejos que

permitieron aclarar mis dudas. Además, quiero agradecer a Maria Angélica Contreras, por

facilitarme sus muestras con absoluta disposición, parte fundamental de esta memoria se

pudo realizar gracias a ti.

Gracias a mis papás, Ana María y Patricio, por su amor y apoyo en cada proyecto que

llevo adelante y nunca perder la confianza en mí. A Diego, mi hermano, por su humor

absurdo que me ayudó muchas veces a distraerme por ratos.

A Christofer, por su infinito amor y compañía, muchas gracias por tu eterna confianza

y disposición, por ser mi principal soporte y acompañarme por este camino. Agradecer a mi

amigo Mario, y su familia, por el apoyo incondicional y las risas.

Seguidamente, quiero expresar mi gratitud con la profesora Elisa Ramirez, por ser la

primera profesora en confiar en mis conocimientos y trabajar junto a ella como ayudante,

por sus infinitos consejos y anécdotas que muchas veces me sirvieron de inspiración.

También agradecer a Cristian Farías, por sus palabras tan acertadas en los momentos más

difíciles, por los cafés y charlas ñoñas. Sin duda alguna, no puedo dejar de mencionar a

Ramiro Muñoz, por su disposición a resolver dudas en cada laboratorio y su infinita

amabilidad en cada consejo entregado.

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Finalmente, agradecer a Aracelly, por acompañarme durante el trabajo de esta tesis y

por tu amistad. A Cata, Feñita, Vale, Javi, Franco, Marley, Bastián G, Francisco P,

Gustavo, Joel y Yas, por los trabajos juntos, las maratones estudiando y la amistad. A

Nicolás y Luis, por las explicaciones y ayuda vital para esta tesis. Agradecimientos a todos

mis compañeros y compañeras de carrera con los que compartí en distintas oportunidades.

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ÍNDICE DE CONTENIDOS

CAPÍTULO 1:

INTRODUCCIÓN............................................................................. 14

1. 1.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..................................................... 14

1. 2.

OBJETIVOS ................................................................................................. 18

1.2.1.

OBJETIVO GENERAL ....................................................................... 18

1.2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................... 18

1. 3.

HIPÓTESIS .................................................................................................. 18

1. 4.

UBICACIÓN Y ACCESOS ......................................................................... 18

1. 5.

ESTUDIOS ANTERIORES PARA EL VOLCÁN LONQUIMAY Y CONO

NAVIDAD 20

CAPÍTULO 2:

MARCO TECTÓMAGMÁTICO ..................................................... 23

2. 1.

ZONA VOLCÁNICA DE LOS ANDES DEL SUR.................................... 23

2. 1. 1.

CONTEXTO GEOTECTÓNICO ......................................................... 24

2. 2.

GEOLOGÍA REGIONAL ............................................................................ 26

2. 2. 1.

ROCAS ESTRATIFICADAS .............................................................. 26

2. 2. 2.

ROCAS INTRUSIVAS ........................................................................ 28

2. 2. 3.

DEPÓSITOS CUATERNARIOS ......................................................... 29

2. 3.

GEOLOGÍA LOCAL ................................................................................... 33

2. 3. 1.

COMPLEJO VOLCÁNICO LONQUIMAY ....................................... 34

2. 3. 2.

CORDÓN FISURAL ORIENTAL....................................................... 36

2. 3. 3.

CONO NAVIDAD ............................................................................... 37

2. 3. 4.

VOLCÁN TOLGUACA ...................................................................... 39

CAPÍTULO 3:

METODOLOGÍA ............................................................................. 40

3. 1.

TRABAJO PRE-CAMPAÑA ...................................................................... 40

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3. 2.

TRABAJO EN CAMPAÑA......................................................................... 40

3. 3.

TRABAJO EN LABORATORIO ................................................................ 40

3. 3. 1.

PETROGRAFÍA................................................................................... 40

3. 3. 2.

SELECCIÓN

DE

MUESTRAS

PARA

ANÁLISIS

MINERALÓGICOS ..................................................................................................... 41

3. 3. 3.

ANALISÍS DE MICROSONDA ELECTRÓNICA (EPMA) ..............41

3. 4.

TRABAJO EN GABINETE ......................................................................... 43

3. 4. 1.

REPRESENTACIÓN CARTOGRÁFICA ........................................... 43

3. 4. 2.

DATOS GEOQUÍMICOS .................................................................... 43

3. 5.

TERMOBAROMETRÍA .............................................................................. 44

3. 5. 1.

TERMOBAROMETRÍA ...................................................................... 44

3. 5. 2.

TERMOBARÓMETRO CLINOPIROXENO – LÍQUIDO ................. 47

3. 5. 3.

TERMOBARÓMETRO DOS PIROXENOS....................................... 49

CAPÍTULO 4:

RESULTADOS ................................................................................. 51

4.1.

GEOLOGÍA Y PETROGRAFÍA ................................................................. 51

4.1.1.

REPRESENTACIÓN CARTOGRÁFICA ........................................... 51

4.1.2.

UNIDAD LONQUIMAY 5.................................................................. 54

4.1.3.

CONO NAVIDAD ............................................................................... 56

4.2.

GEOQUÍMICA ............................................................................................ 58

4.2.1.

ROCA TOTAL Y MASA FUNDAMENTAL ..................................... 58

4.2.2.

PIROXENOS........................................................................................ 63

4.3.

TERMOBARÓMETRO CLINOPIROXENO – LÍQUIDO ......................... 69

4.3.1.

DISTRIBUCIÓN DE PROFUNDIDADES ......................................... 73

4.4.

TERMOBARÓMETRO DOS PIROXENOS............................................... 74

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CAPÍTULO 5:

DISCUSIÓN ...................................................................................... 76

5.1.

PETROGRAFÍA Y ANÁLISIS TEXTURAL ............................................. 76

5.2.

ANALISÍS E INTERPRETACIÓN DE DATOS GEOQUÍMICOS............78

5.2.1.

VOLCÁN LONQUIMAY .................................................................... 78

5.2.2.

CONO NAVIDAD VERSUS UNIDAD LONQUIMAY 5 .................81

5.3.

TERMOBAROMETRÍA .............................................................................. 85

CAPÍTULO 6:

CONCLUSIÓN ................................................................................. 88

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Mapa de ubicación del área de estudio.. ........................................................ 15

Figura 2. a) Mapa Chile continental con referencia de la localidad correspondiente a la

zona de estudio ..................................................................................................................... 19

Figura 3. Esquema de los segmentos volcánicos activos de los Andes ........................ 23

Figura 4. Esquema tectónico actual de los Andes del Sur. ........................................... 25

Figura 5. Mapa geológico regional Hoja Curacautín (Suárez y Emparan, 1997), donde

la zona delimitada corresponde a la geología del área de estudio y la estrella señala la

ubicación del Volcán Lonquimay......................................................................................... 31

Figura 6. Mapa Geológico del Complejo Volcánico Lonquimay, correspondiente a la

zona de estudio ..................................................................................................................... 33

Figura 7. Fotografía vista panorámica del Volcán Lonquimay, Cono Navidad y Volcán

Tolguaca, de izquierda a derecha ......................................................................................... 36

Figura 8. Fotografía vista panorámica del Cordón Fisural Oriental desde la cima del

Volcán Lonquimay ............................................................................................................... 37

Figura 9. Fotografía de la actividad eruptiva del Cono Navidad en primer plano, hacia

el fondo se observa el Volcán Lonquimay ........................................................................... 38

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Figura 10. Fotografía vista panorámica al Volcán Tolguaca y la Laguna Blanca, parte

de la Reserva Nacional Malalcahuello ................................................................................. 39

Figura 11. Mapa con puntos de muestras analizadas por la microsonda electrónica,

pertenecientes a las unidades definidas en este trabajo como: Lonquimay, Navidad 1,

Navidad 2 y Navidad 3. ........................................................................................................ 42

Figura 12. Fotografías del flujo de lava asociado a la unidad Lonquimay 5 del Volcán

Lonquimay............................................................................................................................ 51

Figura 13. Fotografías en distintos puntos a lo largo del flujo de lava asociado al Cono

Navidad................................................................................................................................. 52

Figura 14. Mapeo de los flujos de lava pertenecientes al Cono Navidad y unidad

Lonquimay 5, señalando además unidades adyacentes al flujo del Cono Navidad ............. 53

Figura 15. Secciones correspondientes a los flujos del Cono Navidad (A, B y D) y

flujo de la unidad Lonquimay 5 (C), señaladas en el mapa de la Figura 14......................... 54

Figura 16. Fotografías de la muestra LON5C-2b, colada asociada a la unidad

Lonquimay 5. ........................................................................................................................ 55

Figura 17. Fotografías de la muestra NAV-02, del flujo de lava asociado a la erupción

del Cono Navidad de 1988-1990. ......................................................................................... 57

Figura 18. Esquema equivalencias de unidades correspondientes a las muestras de roca

total y masa fundamental utilizadas...................................................................................... 58

Figura 19. Diagrama TAS (álcalis totales versus sílice) (Le Bas et. al., 1986) muestra

la composición de roca total y masa fundamental. .............................................................. 60

Figura 20. Diagrama de contenido de K 2 O versus contenido SiO 2 (Peccerillo y Taylor,

1976), se observa una tendencia calco-alcalina para la roca total de las unidades Lonquimay

1 – 5 y Cono Navidad. .......................................................................................................... 60

Figura 21. Diagrama Harker (variación de elementos mayores versus SiO 2 ) de los

datos de roca total y masa fundamental ................................................................................ 62

Figura 22. Diagrama de clasificación de los piroxenos (Morimoto, 1988) de todas las

unidades analizadas por microsonda electrónica.................................................................. 63

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Figura 23. Diagrama de clasificación de los piroxenos (Morimoto, 1988) para la

unidad Lonquimay. ............................................................................................................... 64

Figura 24. Diagrama de clasificación de los piroxenos (Morimoto, 1988) para la

unidad Navidad 1.................................................................................................................. 65

Figura 25. Diagrama de clasificación de los piroxenos (Morimoto, 1988) para la

unidad Navidad 2.................................................................................................................. 65

Figura 26. Diagrama de clasificación de los piroxenos (Morimoto, 1988) para la

unidad Navidad 3.................................................................................................................. 66

Figura 27. Diagrama bivariante de #Mg para el contenido de Al 2 O 3 y Na 2 O medidos en

clinopiroxenos de las unidades Lonquimay, Navidad 1, Navidad 2 y Navidad 3................ 67

Figura 28. Diagrama bivariante de #Mg para el contenido de CaO y FeO* medidos en

clinopiroxenos de las unidades Lonquimay, Navidad 1, Navidad 2 y Navidad 3................ 68

Figura 29. Diagrama bivariante de #Mg para el contenido de SiO 2 y TiO 2 medidos en

clinopiroxenos de las unidades Lonquimay, Navidad 1, Navidad 2 y Navidad 3................ 69

Figura 30. Diagrama de caja y bigote de #Mg para todas las unidades estudiadas,

donde se observa la distribución del #Mg en los clinopiroxenos de cada unidad ................ 71

Figura 31. Histogramas de distribución del #Mg en los clinopiroxenos de cada unidad

estudiada: Lonquimay, Navidad 1, Navidad 2 y Navidad 3................................................. 72

Figura 32. Resultados del termobarómetro clinopiroxeno-líquido (Putirka, 2008) para

líquidos seleccionados (LOP42, LOP41 y BB119) para las unidades Navidad 2 y 3.......... 74

Figura 33. Diagrama FeO*/MgO versus Na 2 O/K 2 O. Polígono gris corresponde a los

valores de las razones obtenidas para productos volcánicos de la ZVAS, extraído de

Vergara (2010)...................................................................................................................... 81

Figura 34. Propuesta de modelo evolutivo con respecto a la distribución de las cámaras

magmáticas asociadas al Volcán Lonquimay y Cono Navidad, en base a los resultados

obtenidos en estudios anteriores para el Volcán Lonquimay y en este trabajo para el Cono

Navidad................................................................................................................................. 87

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Cortes transparentes analizados por la microsonda electrónica, de acuerdo con

la unidad correspondiente. Se realizó una modificación en los nombres de las muestras a fin

de simplificar la descripción de los resultados. .................................................................... 41

Tabla 2. Parámetros utilizados para el análisis de las muestras mediante EMPA. ....... 43

Tabla 3. Resumen de los termobarómetros aplicados, según Putirka (2008). .............. 46

Tabla 4. Resumen datos seleccionados para iniciar la aplicación del termobarómetro

clinopiroxeno - líquido. ........................................................................................................ 49

Tabla 5. Resumen muestras descritas petrográficamente correspondientes a la unidad

Lonquimay 5. ........................................................................................................................ 55

Tabla 6. Resumen muestras descritas petrográficamente correspondientes a la unidad

Cono Navidad. ...................................................................................................................... 57

Tabla 7. Resumen datos de presión y temperatura disponibles para el Complejo

Volcánico Lonquimay mediante la aplicación del termobarómetro clinopiroxeno – líquido

propuesto por Putirka (2008). ............................................................................................... 86

Tabla 8. Resultados de los análisis de microsonda para los fenocristales de piroxenos

de la unidad Lonquimay. .................................................................................................... 109

Tabla 9. Resultados de los análisis de microsonda para los fenocristales de piroxenos

de la unidad Navidad 1. ...................................................................................................... 110

Tabla 10. Resultados de los análisis de microsonda para los fenocristales de piroxenos

de la unidad Navidad 2. ...................................................................................................... 110

Tabla 11. Resultados de los análisis de microsonda para los fenocristales de piroxenos

de la unidad Navidad 3. ...................................................................................................... 112

ÍNDICE DE ANEXOS

Sección I. Descripciones petrográficas. ........................................................................ 95

Sección II. Química mineral. ...................................................................................... 108

Sección III. Termobarometría ..................................................................................... 116

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RESUMEN

El Complejo Volcánico Lonquimay (CVL) forma parte de la Zona Volcánica de los

Andes del Sur (ZVAS) y está constituido por el estratovolcán Lonquimay (2.865 m.s.n.m) y

una cadena de centros adventicios menores ubicados a lo largo de una fisura con

orientación NE-SO denominada Cordón Fisural Oriental (CFO), la cual registra parte de las

erupciones históricas del CVL, donde la última actividad eruptiva asociada a este cordón

corresponde a la registrada el 25 de diciembre de 1988 que dio origen al Cono Navidad.

Con el fin de establecer la relación magmática entre el Cono Navidad y Volcán

Lonquimay, se utilizaron muestras de los flujos de lavas más recientes de ambos edificios

volcánicos, con las cuales se realizó una descripción petrográfica y un análisis de la

química mineral de las unidades Lonquimay 5 y Cono Navidad. Además, se realizó un

análisis geoquímico de elementos mayores en rocas del Cono Navidad y Volcán

Lonquimay. Con los resultados obtenidos se realizaron diagramas de clasificaciones y se

aplicaron los termobarómetros clinopiroxeno – líquido y dos piroxenos, de acuerdo a las

fases minerales analizadas.

De acuerdo con el análisis de elementos mayores, se evidencia la cristalización

fraccionada de plagioclasas, olivinos y clinopiroxenos, donde este proceso controla

principalmente la diferenciación magmática en el CVL. Asimismo, la presencia de texturas

de reabsorción y descomposición, sugieren un rol secundario en la generación de magmas

por parte de la mezcla de magmas diferentes.

Finalmente, se establece la relación magmática entre el Cono Navidad y Volcán

Lonquimay, debido a que ambos edificios comparten mineralogía y características

texturales similares, sugiriendo que ambos se alimentan de una misma zona de

almacenamiento a niveles profundos. Sin embargo, de acuerdo a lo obtenido, el ascenso del

magma continua hacia cámaras magmáticas diferentes para cada edificio volcánico, donde

el Cono Navidad estaría asociado a una zona de almacenamiento a una profundidad entre 5

a 25 km, con presiones entre los 2 – 7 kbar y temperaturas entre 1019 – 1068°C, conectada

por medio de diques y/o fisuras y fuertemente controlada por la tectónica del área. De esta

manera, las interpretaciones presentadas en este trabajo permiten entregar nuevos

antecedentes para el CVL.

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ABSTRACT

The Lonquimay Volcanic Complex (LVC) is part of the Southern Andes Volcanic

Zone (SAVZ) and is made up of the Lonquimay stratovolcano (2,865 m.a.s.l) and a chain

of minor adventitious centers located along a fissure with NE-SW orientation called

Cordón Fisural Oriental (CFO), which records part of the historical eruptions of the CVL,

where the last eruptive activity associated with this cord corresponds to the one recorded on

December 25, 1988, which gave rise to Navidad cone.

In order to establish the magmatic relationship between the Navidad cone and

Lonquimay volcano, samples of the most recent lava flows from both volcanic edifices

were used for petrographic description and mineral chemistry analysis of the Lonquimay 5

and Navidad cone units. In addition, a geochemical analysis of major elements in rocks of

the Navidad cone and Lonquimay volcano was carried out. With the results obtained,

classification diagrams were made and clinopyroxene-liquid and two pyroxenes

thermobarometers were applied, according to the mineral phases analyzed.

According to the major element analysis, there is evidence of fractional crystallization

of plagioclase, olivine and clinopyroxene, where this process mainly controls magmatic

differentiation in the LVC. Likewise, the presence of reabsorption and decomposition

textures suggest a secondary role in the generation of magmas by the mixing of different

magmas.

Finally, the magmatic relationship between the Navidad cone and Lonquimay volcano

is established, because both edifices share similar mineralogy and textural characteristics,

suggesting that both are fed by the same storage zone at deep levels. However, according to

what was obtained, the magma ascent continues towards different magmatic chambers for

each volcanic edifice, where the Navidad cone would be associated to a storage zone at a

depth between 5 to 25 km and temperatures between 1019 - 1068°C, connected by dykes

and/or fissures and strongly controlled by the tectonics of the area. Thus, the interpretations

presented in this work would provide new background for the LVC.

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CAPÍTULO 1:

INTRODUCCIÓN

1. 1.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La Cordillera de los Andes corresponde al resultado de distintos procesos tectónicos

ocurridos en el margen occidental de Sudamérica, un margen activo desde el Jurásico

Inferior de tipo convergente. De esta manera, el volcanismo activo de los Andes es

generado como consecuencia de la subducción de las placas oceánicas de Nazca y Antártica

bajo la placa continental Sudamericana (Stern, 2004). El volcanismo andino se divide en

cuatro segmentos volcánicos principales: la Zona Volcánica de los Andes del Norte

(ZVAN), la Zona Volcánica de los Andes Centrales (ZVAC), la Zona Volcánica de los

Andes del Sur (ZVAS) y la Zona Volcánica Austral (ZVA) (Stern y Skewes, 1995).

La ZVAS se extiende desde los 33°S hasta los 46°S, siendo el segmento volcánico de

los Andes conformado por más de 30 volcanes cuaternarios, dentro de estos se encuentran

los estratovolcanes Lonquimay y Tolguaca, los cuales están alineados a lo largo de una

estructura de 20 km de longitud en dirección NO-SE (Moreno y Gardeweg, 1989).

Adicionalmente, a la ZVAS se asocian una serie de calderas volcánicas del Plioceno y

campos monogenéticos, fisuras y conos adventicios de edad pleistocena-holocena

(Gonzalez-Ferrán, 1995; Lara et. al., 2005).

Asimismo, a lo largo de la ZVAS se observa un marcado control estructural asociado a

la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui (ZFLO), la cual corresponde a una zona de falla

transpresional dextral de rumbo NNE-SSO que controla fuertemente los mecanismos de

ascenso y diferenciación magmática en este segmento volcánico (Cembrano y Lara, 2009).

Como consecuencia de este control estructural se ha reconocido que los centros

eruptivos menores de la ZVAS presentan lineamientos NE y generalmente evidencian una

composición basáltica a andesítica-basáltica, mientras que los estratovolcanes presentan

lineamientos NNE y NNO asociados a composiciones dacíticas a riolíticas (Lara et. al.,

2005). Esto se asocia al régimen de movimiento dextral de la ZFLO y a dominios

transpresivos y transtensionales formados a lo largo del arco volcánico actual, como

respuesta a fracturas preexistentes de la corteza (López-Escobar et al, 1995; Cembrano y

Lara, 2009).

Relación magmática entre el cráter Navidad y Volcán Lonquimay, Zona …

Uno de los complejos volcánicos asociados a la ZFLO corresponde al Complejo

Volcánico Lonquimay (CVL) que forma parte del frente del arco volcánico cuaternario de

la ZVAS y se ubica entre los complejos volcánicos Tolguaca por el noreste y Llaima por el

sur. Este complejo comprende el edificio principal Volcán Lonquimay, y un cordón fisural

ubicado en el flanco este del volcán denominado Cordón Fisural Oriental (CFO), dentro del

cual está incluido el Cono Navidad (Moreno y Gardeweg, 1989) (Figura 1).

Figura 1. Mapa de ubicación del área de estudio. Las coordenadas refieren al sistema WGS84, UTM 19 Sur.

El Volcán Lonquimay corresponde a un estratovolcán con forma de cono truncado, el

cual en su cima presenta un cráter de 700 m de diámetro y en sus laderas cuenta con tres

cráteres secundarios (Pedreros, 2014). Comenzó su construcción durante el Pleistoceno

Superior, con una primera etapa caracterizada por efusiones de basaltos y andesitas

basálticas, las cuales fueron afectadas intensamente por la erosión glaciar (Moreno y

Gardeweg, 1989). La segunda etapa se caracteriza por emisiones de lava postglaciales de

composición andesita basáltica a intermedias, que permitieron la construcción del cono

Relación magmática entre el cráter Navidad y Volcán Lonquimay, Zona …

principal durante el Pleistoceno Superior al Holoceno temprano (Moreno y Gardeweg,

1989). Luego, las últimas tres etapas descritas para el Lonquimay son de edad holocena y

se caracterizan por derrames de lavas basálticas a andesíticas, las cuales descendieron

principalmente por las laderas N, O y S del estratovolcán. De acuerdo con Naranjo et. al.

(2000) y Polanco et. al. (2000) durante el Holoceno, el Volcán Lonquimay presentó un

estilo eruptivo mixto, siendo tanto efusivo como explosivo, lo que generó hasta 19

subunidades de caídas y de flujos.

En relación con la petrografía del Volcán Lonquimay, se caracteriza por lavas con

texturas afaníticas a porfíricas y glomeroporfíricas, con fenocristales (<20%) los cuales

corresponden principalmente a plagioclasas, olivinos ± clinopiroxenos y opacos, inmersos

en una masa fundamental intersertal a intergranular, con un predominio de microlitos de

plagioclasas, piroxenos, olivinos y opacos (Polanco, 2010).

De manera contemporánea a las unidades Holocenas del Volcán Lonquimay se

desarrolló el Cordón Fisural Oriental (CFO) que corresponde a una estructura fisural NE

SO de 8 km de longitud, formada por una docena de cráteres, conos piroclásticos, domos y

pequeñas fisuras inferiores a 1 km de largo (Moreno, 1992). La actividad del CFO se divide

en cuatro unidades y se extiende hasta las erupciones históricas registradas en el CVL,

donde se destaca la última erupción registrada, que dio origen al Cono Navidad (Bertin,

2010). Esta erupción comenzó el 25 de diciembre de 1988, extendiendo su actividad por 13

meses hasta enero de 1990 (Holoceno histórico) (Naranjo et. al., 1992), dando origen a un

cono de piroclastos denominado Cono Navidad y una colada de lava de 10 km de largo, que

corresponderían a la actividad volcánica más reciente del CVL (Gho, 2013).

Las rocas del Cono Navidad al igual que el Volcán Lonquimay se caracterizan

petrográficamente por presentar textura afanítica con escasos fenocristales, los cuales se

pueden observar con textura glomeroporfírica en algunos casos. Por su parte, Vergara

(2010) definió una asociación mineral para los fenocristales presentes en las rocas del Cono

Navidad correspondiente a plagioclasa (principalmente andesina), olivino (Fo 44-71 ),

clinopiroxeno (pigeonita, augita y clinoenstatita) y óxidos de Fe-Ti (composiciones

cercanas a la magnetita). Estos fenocristales se encuentran inmersos en una masa

fundamental con textura intergranular, compuesta principalmente por microlitos de

Relación magmática entre el cráter Navidad y Volcán Lonquimay, Zona …

plagioclasas, óxidos de Fe-Ti y clinopiroxenos (Contreras, 2013). En cuanto a la

geoquímica descrita para el Cono Navidad, se tienen principalmente rocas de composición

andesítica intermedia (56,5 - 58% SiO 2 ) (Polanco, 2010).

De acuerdo a lo anterior y junto al trabajo de distintos autores se establecen tres

posibles zonas de almacenamiento del magma que dan origen a las rocas del Volcán

Lonquimay, donde la primera etapa se encuentra a unos 100 - 200 km de profundidad,

donde se funde la cuña astenosférica, permitiendo la deshidratación de la placa oceánica y

transporte de estos fluidos a la zona de fusión, los cuales son incorporados a través del

ascenso del magma por el manto astenosférico y litosférico (Polanco, 2010).

En la segunda etapa propuesta ocurre el almacenamiento y la cristalización

fraccionada de fases minerales tempranas (circón, apatito, óxidos de Fe-Ti y olivino) en el

límite manto-corteza continental inferior, donde hacia la interfase corteza inferior-superior,

se produce un segundo almacenamiento del magma y cercano a esta zona de

almacenamiento, a profundidades más superficiales (7 a 12 km) se origina una pequeña

cámara magmática que se asocia a los productos más evolucionados de los conos

monogenéticos (Polanco, 2010).

Finalmente, la tercera y última etapa de evolución magmática de este complejo

correspondería a una zona de almacenamiento de magma a una profundidad inferior a los 5

km, con temperaturas inferiores a 1080°C, en donde ocurre el fraccionamiento de la mayor

parte de los fenocristales presentes en las rocas del volcán CVL (clinopiroxenos,

plagioclasas más sódicas y algunos olivinos) y se asocia al Cono Navidad (Polanco, 2010).

A partir de entonces, surgen distintas preguntas de investigación como ¿qué relación

petrográfica y geoquímica presentan los flujos de lava del Volcán Lonquimay con respecto

a flujos de lava del Cono Navidad? o bien, ¿existe alguna relación magmática entre el Cono

Navidad y el Volcán Lonquimay? Por esta razón es necesario determinar la composición

química del magma entre los flujos de lavas más recientes del Volcán Lonquimay y Cono

Navidad, por lo cual se debe trabajar con muestras de los flujos de lava de las unidades

Lonquimay 5 y Cono Navidad. Adicionalmente, se requiere establecer las condiciones

físicas pre-eruptivas mediante la aplicación de termobarómetros de acuerdo con las fases

mineralógicas descritas para dichas unidades.

Relación magmática entre el cráter Navidad y Volcán Lonquimay, Zona …

1. 2.

OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL

Establecer la relación magmática entre el Cono Navidad y el Volcán Lonquimay.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Identificar las fases mineralógicas y determinar la geoquímica mineral en lavas del

Cono Navidad y unidad más reciente del Volcán Lonquimay.

- Establecer los procesos magmáticos a partir de la composición de elementos

mayoritarios y características texturales de las muestras asociadas al Cono Navidad

y Volcán Lonquimay.

- Establecer las condiciones físicas a la cual se formaron las fases mineralógicas

presentes en lavas del Cono Navidad y unidad más reciente del Volcán

Lonquimay.

- Elaborar un modelo evolutivo con respecto a la distribución de la(s) cámara(s)

magmática(s) a partir de las profundidades estimadas.

1. 3.

HIPÓTESIS

Se sugiere que el Cono Navidad tiene una relación magmática directa con el Volcán

Lonquimay, los cuales comparten mineralogía característica de la ZVAS con predominio de

plagioclasas+clinopiroxenos  olivinos cuya geoquímica presenta tendencias lineales y

escasa dispersión para los elementos mayoritarios asociado a rocas cogenéticas, donde

ambos sistemas se alimentan de un único magma, el cual de acuerdo al ambiente

geotectónico se caracteriza por estar a temperaturas cercanas a los 1100-1200°C, a 15 km

de profundidad y sometido a presiones inferiores de los 5 kbar.

1. 4.

UBICACIÓN Y ACCESOS

La zona de estudio se ubica a 10 km de Malalcahuello (comuna de Curacautín), y en

parte de la comuna de Lonquimay, pertenecientes a la Provincia de Malleco en la IX

Región de la Araucanía, Chile. De acuerdo con el Censo de Población y Vivienda de 2017,

la comuna de Lonquimay - del mapuzungún, bosque tupido - presenta una población total

de 11.071 habitantes (proyección 2021, INE), donde más de la mitad de su población es de

origen pehuenche y cerca de un 60% se distribuye en zonas rurales, dedicándose

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principalmente a la agricultura y ganadería como actividades productivas (Biblioteca del

Congreso Nacional de Chile, 2021). Adicionalmente, producto de los impactantes paisajes

naturales, se destaca en la comuna la actividad turística en desarrollo, donde los principales

atractivos turísticos se centran en visitar la Laguna Galletué y recorrer la Reserva Nacional

Nalcas-Malalcahuello, en donde se encuentra el CVL bajo la responsabilidad de la

Corporación Nacional Forestal (CONAF).

El acceso a esta zona se realizó desde la ciudad de Temuco, ubicada a 118 km de

distancia aproximadamente, utilizando, en su mayoría, rutas pavimentadas: Av. Rudecindo

Ortega desde Temuco hasta la intersección con la Ruta 5-Sur, se continua por esta ruta

hasta el acceso Parque Industrial para luego seguir por las rutas S-213 y S-11-R, hasta

Curacautín. Luego, se accede a Malalcahuello por las rutas 181 y R-761, esta última ruta

presenta trayectos de ripio y conecta con el sector norte y oeste del Volcán Lonquimay, en

dirección a la Laguna Blanca. Para acceder al sector este del volcán, se debe tomar la ruta

R785, la cual presenta trayectos de ripio y tierra, esta ruta atraviesa el Cordón Fisural

Oriental (CFO).

Figura 2. a) Mapa Chile continental con referencia de la localidad correspondiente a la zona de estudio. b) Mapa del área de estudio y principales vías de acceso. c) Vista al Volcán Lonquimay. Fotografía: Soledad Riquelme. d) Plaza de armas de la comuna de Lonquimay. Tomado de sitio web I. Municipalidad de Lonquimay. Las coordenadas refieren al sistema WGS84, UTM 19 Sur.

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1. 5. ESTUDIOS ANTERIORES PARA EL VOLCÁN LONQUIMAY Y CONO NAVIDAD

Diversos estudios se han realizado en el Complejo Volcánico Lonquimay, de los

cuales a continuación se realiza un breve resumen:

Moreno y Gardeweg (1989) describieron detalladamente la erupción del volcán

Navidad y las coladas asociadas a este evento. Este estudio se realizó durante la actividad

eruptiva del cono, en donde clasificaron la erupción como una tipo estromboliana,

destacando el inicio explosivo de esta (VEI 2-3) con columnas de emisión que alcanzaron

hasta los 9000 m. Además, realizaron la descripción petrográfica de los productos

volcánicos, lavas, bombas y lapilli, los cuales comparten ciertas similitudes en su

mineralogía. La composición química de dichos productos volcánicos es principalmente

andesitas afaníticas, con microcristales de plagioclasas, clinopiroxenos, olivinos y opacos.

Bertín (2010) realizó un estudio a las mesoestructuras frágiles del CVL y basamento

que lo subyace, relacionando estos sets de mesoestructuras frágiles medidas a determinados

periodos geológicos con edades comprendidas entre el Mioceno Inferior a subactuales.

Adicionalmente, realizó un análisis morfométrico de los conos piroclásticos pertenecientes

a la zona, con el fin de identificar la orientación del máximo esfuerzo horizontal ( σ Hmax ) y

estimar la geometría de las fracturas alimentadoras del magma durante ciclos eruptivos.

Polanco (2010) entregó una amplia serie de datos pertenecientes al Complejo

Volcánico Lonquimay, como parte de su estudio volcanoestratigráfico, geoquímico, y de

peligro volcánico para este complejo volcánico. En relación con los datos entregados se

tienen los resultados de óxidos mayores, elementos trazas, tierras raras e isotopos

radiogénicos (Sr, Nd y Pb), los cuales sugieren una cristalización fraccionada en un sistema

cerrado como proceso dominante. De acuerdo con los datos isotópicos se establece una escaza contaminación cortical ( 87 Sr/ 86 Sr) y una importante contaminación a niveles profundos ( 207 Pb/ 204 Pb y 206 Pb/ 204 Pb), además de indicar una fuente mantélica como posible origen del magma ( 143 Nd/ 144 Nd). Adicionalmente, realizo estimaciones de las condiciones

de temperatura y presión a partir de clinopiroxenos en equilibrio con el líquido silicatado

(Putirka, 2008), con las cuales propuso un modelo genético con pequeñas cámaras

magmáticas interconectadas que se encuentran a distintas profundidades: la primera se

encontraría en la interface manto-corteza inferior, la segunda cercana a la interface corteza

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superior e inferior y las otras dos zonas de acumulación se encontrarían a niveles someros

de unos 10 km y 3,5 km de profundidad, respectivamente.

Vergara (2010) realizó un estudio petrogenético de los centros eruptivos del CVL,

donde entrego datos geoquímicos y petrográficos asociados a distintos procesos petrogenéticos. Los resultados obtenidos evidencian altos valores de FeO t y Na 2 O, junto a valores bajos de K 2 O y MgO para los magmas del CVL, en comparación a otros centros

eruptivos de la ZVAS. Finalmente, indica que el principal proceso de diferenciación

magmática en los magmas del CVL corresponde a la cristalización fraccionada.

Gilbert et. al. (2012) entregó datos asociados al registro tefracronoestratigráfico de

cuatro erupciones históricas documentadas en el Volcán Lonquimay, asociadas a actividad

explosiva postglacial del CVL y a cambios en el sistema de almacenamiento y ascenso

magmático. Adicionalmente, aplica los termobarómetros clinopiroxeno-líquido y

hornblenda con el fin de identificarlas zonas de almacenamiento de magma para el Volcán

Lonquimay, cuyos resultados determinan tres niveles de almacenamiento: uno en la corteza

inferior (476 ± 95 MPa, 1073 ± 24°C), una segunda zona de almacenamiento en la corteza

superior (86 ± 49 MPa, 936 ± 24°C) y un tercer nivel de almacenamiento a una profundidad

intermedia (239 ± 100 MPa, 1013 ± 17°C).

Contreras (2013) realizó una caracterización petrográfica y morfológica de los flujos

de lava del volcán Villarrica (erupción 1971) y Cono Navidad (erupción 1988), destacando

las diferencias tanto en el estilo eruptivo como en su morfología, con el fin de obtener los

parámetros eruptivos para estas erupciones. Los resultados obtenidos tras la aplicación de

los modelos muestran para el flujo del volcán Villarrica un tiempo total para su emplazamiento de 42 horas y una tasa eruptiva promedio de 140 m 3 /s. Por otra parte, para el caso del volcán Navidad, se calculó una duración de 288 días y una tasa eruptiva promedio de 8 m 3 /s.

Gho (2013) determinó los parámetros eruptivos de los flujos de lava del CVL,

detallando sus morfologías, dimensiones y petrografía. Los resultados obtenidos indicando

altas tasas eruptivas para las coladas de lava más antiguas del cono principal, junto a un alto volumen emitido (~0,1 km 3 ) lo que favoreció la formación de largas coladas. En contraste,

las últimas coladas solo alcanzan un par de kilómetros de largo. De acuerdo a lo anterior,

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las dimensiones de las coladas estarían estrictamente ligadas a la tasa eruptiva y volúmenes

emitidos, los que a su vez estarían determinados por la presión que ejerce la masa de

material acumulado sobre la cámara magmática.

Robbiano (2017) analizó inclusiones vítreas en el Cono Navidad, ubicado dentro del

Complejo Volcánico Lonquimay, estudiando la geoquímica del magma a través de estas

inclusiones vítreas. De acuerdo con la química de elementos mayores de las inclusiones

vítreas hospedadas en fenocristales de olivinos y piroxenos, se aplicaron los

termobarómetros asociados a esas fases minerales, donde con el método dos piroxenos se

obtuvieron temperaturas entre 926±26°C a 977±26°C y presiones entre el rango de 7,7±2,1

Kbar a 13,2±2,1 Kbar. Finalmente, con los datos obtenidos más la aplicación de otras

técnicas analíticas, se pudo establecer un modelo genético para el Cono Navidad.

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CAPÍTULO 2:

MARCO TECTÓMAGMÁTICO

2. 1.

ZONA VOLCÁNICA DE LOS ANDES DEL SUR

La Cordillera de los Andes esta segmentada en cuatro divisiones: Andes del Norte

(12°N-5°S), Andes Centrales (5-33°S), Andes del Sur (33-56°S) y la Zona Austral (49

55°S), con el fin de simplificar la discusión de estas franjas volcano-magmáticas activas

(Figura 3). La Zona Volcánica de los Andes del Sur (ZVAS) se encuentra a unos 300 km

hacia el Este de la fosa Chile-Perú, de las placas de Nazca y Sudamericana, en una franja

volcano-magmática de dirección aproximada NS entre los 33° y 46°S (Vergara, 2010) e

incluye, al menos, 60 edificios volcánicos históricos y potencialmente activos en Chile y

Argentina, y se subdivide en cuatro segmentos: Norte (ZVSN, 33-34.5°S), Transicional

(ZVST, 34.5-37°S), Central (ZVSC, 37-41.5°S) y Sur (ZVSS, 41.5-46°S) (López-Escobar

et al, 1995; Stern, 2004). Además, en la ZVAS se encuentra el Gap Volcánico Patagónico

(46-49°S) y la Zona volcánica Austral (ZVA, 49-55°S), este último segmento es uno de las

más desconocidos de los Andes producto del aislamiento de la región y las condiciones

climáticas adversas gran parte del año.

Figura 3. Esquema de los segmentos volcánicos activos de los Andes. Tomado de González (2020).

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2. 1. 1. CONTEXTO GEOTECTÓNICO

La ZVAS se formó a partir de la subducción continua de corteza oceánica bajo corteza

continental, caracterizada por magmatismo de margen convergente activo (Figura 4).

Actualmente, la velocidad de convergencia es de 6-7 cm/año aproximadamente, cuyo

vector de rumbo es N80°E (Angermann et al., 1999).

El magmatismo característico de la ZVAS es mayormente controlado por la

deshidratación de la placa de Nazca y la consecuente fusión parcial de la cuña mantélica

bajo la placa Sudamericana (Stern y Kilian, 1996). Adicionalmente, los mecanismos de

ascenso y diferenciación de magmas presentan un importante control estructural, donde de

manera particular en la ZVAS se tienen estructuras extensionales que controlan, además, la

distribución de los centros volcánicos, asociadas a la parte norte de la Zona de Falla

Liquiñe-Ofqui (ZFLO), correspondiente a un sistema de fallas de rumbo dextral que se

ubica mayormente a lo largo del arco volcánico (Suárez y Emparan, 1997; Bertín, 2010;

Vergara, 2010).

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Figura 4. Esquema tectónico actual de los Andes del Sur. LOFZ: Zona de Falla Liquiñe-Ofqui; SVZ: Zona Volcánica Sur; MFZ: Zona de Falla Magallanes; CTJ: Punto Triple de Chile, ZACC: Zona de Acomodación Copahue-Callaqui (Radic, 2010). Estrellas señalan terremotos históricos relacionados a erupciones en la SVZ. Flechas indican desplazamientos horizontales. Áreas ensombrecidas corresponden a topografía superior a los 2000 m s.n.m. Tomado de Bertin (2010).

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2. 2.

GEOLOGÍA REGIONAL

2. 2. 1. ROCAS ESTRATIFICADAS

Complejo Vizcacha-Cumilao (Cretácico - Paleógeno)

Corresponde a la unidad informal descrita en Suárez y Emparan (1997). Está

constituido por secuencias volcánicas andesíticas macizas, que alcanzan espesores de hasta

350 metros; subordinadamente, lavas basálticas, rocas piroclásticas (tobas de lapilli y

brechas volcánicas andesíticas) e intercalaciones sedimentarias clásticas (lutitas negras,

areniscas y brechas sinsedimentarias). Este complejo representa los productos de un

volcanismo intermedio probablemente subaéreo, y de la acumulación de depósitos lacustres

(Figura 5).

La base de esta unidad no ha sido observada. Por otro lado, subyace de manera

discordante, en partes, a las formaciones Curamallín y Malleco. Su disposición general es

subhorizontal y mediante relaciones de contacto se le ha asignado una edad cretácico

paleógeno (Suárez y Emparan, 1997). Esta unidad es parte del basamento del Complejo

Volcánico Lonquimay.

Formación Cura-Mallín (Mioceno Inferior - Medio)

Unidad introducida por González y Vergara (1962), redefinida por Niemeyer y Muñoz

(1983) y posteriormente, modificada por Suárez y Emparan (1997) (Figura 5). Corresponde

a rocas volcánicas andesíticas, dacíticas y riolíticas, y rocas sedimentarias, principalmente

lacustres y subordinadamente fluviales. La unidad fue dividida en dos miembros

continentales: Miembro Guapitrío, principalmente volcánico, y el Miembro Pedregoso,

principalmente sedimentario; ambos miembros son equivalentes con los miembros Río

Queuco y Malla-Malla definidos por Niemeyer y Muñoz (1983), que conforman la

Formación Cura-mallín en su localidad tipo. Esta formación es parte del basamento del

Complejo Volcánico Lonquimay.

Además, el Miembro Guapitrío, probablemente, sea equivalente, además a parte de la

Formación Trapa-Trapa y, parte de la asociación deltaica volcanogénica del Miembro Río

Pedregoso, también, podría ser equivalente con la Formación Trapa-Trapa.