Petrología y geoquímica de lavas recientes, al noroeste del campo geotermal del Tatio

Abstract

Los centros eruptivos Paniri, Cerro Lavas de Chao, Cerro del León y Toconce conforman una cadena volcánica de orientación NW-SE ubicada inmediatamente al NW del sistema geotermal del Tatio, en la segunda región de Antofagasta, Chile. Tienen una edad aproximada Pleistocena y según dataciones U/Pb realizadas en circones, el extremo NW de la cadena sería el más joven (Paniri y Chao, de edades similares), y el extremo SE el más antiguo (Toconce). La cadena está formada por tres estratovolcanes y un flujo de lava tipo Coulée, de composiciones dacíticas ricas en piroxeno y biotita. Estas rocas pertenecen a una serie subalcalina, son metaluminosas y poseen signatura característica calcoalcalina asociada al margen convergente de placas frente a las costas de Chile. La química de roca total, la petrografía y la química mineral permiten respaldar la hipótesis de un origen común para estos centros eruptivos, al observarse en ellos comportamientos y tendencias similares (mostrando el Cerro Lavas de Chao algunas particularidades que lo distinguen de los demás). Se observa una amplia gama textural presente en las fases minerales predominantes de las rocas, sobre todo en fenocristales de plagioclasa. Estas texturas reflejan principalmente procesos de desequilibrio a lo largo de la evolución magmática, evidenciando estadíos magmáticos de composiciones variables, y condiciones termodinámicas cambiantes. Existe evidencia química y textural que sugiere que los magmas de estos centros eruptivos habrían sufrido procesos de cristalización fraccionada durante su evolución, mientras que zonaciones inversas y oscilatorias halladas en cristales de plagioclasa y piroxeno, podrían indicar que algunos fenocristales serían derivados de procesos como cambios rápidos en condiciones de temperatura, pérdida rápida de volátiles en un magma hidratado, o mezcla de magmas. Las condiciones pre-eruptivas calculadas mediante termobarometría para la cadena son: temperatura (con valores entre 818±37 ºC y 927±38 ºC), contenido de agua del magma (con valores entre 5,2±0,4% y 5,3±0,4%), fugacidad de oxígeno (con valores logarítmicos hallados entre -10,3±0,5 y -12,6±0,5) y presión. Para esta última variable se obtuvieron dos tendencias calculadas usando dos técnicas diferentes: la primera, de valores entre 147±16 Mpa y 220±24 MPa, calculados con termobarometría de anfíboles, y la segunda, con valores entre 640±280 MPa y 890±280 MPa, obtenidos mediante termobarometría de dos piroxenos. En función de estos datos se sugiere la idea de que los fundidos de la cadena Paniri-Toconce habrían sido parte de un proceso de cristalización continua a distintas profundidades, con al menos dos pausas en su ascenso: la primera a ~35 km (asociada al cálculo mediante dos piroxenos), y la segunda a ~8 km de profundidad (asociada al cálculo mediante anfíboles). Se propone que el ascenso de fundidos habría sido un proceso cuasi-adiabático. Para la fugacidad de oxígeno se observan también dos tendencias: una asociada a condiciones oxidantes cercanas al buffer NNO+2 (Volcanes Cerro del León y Toconce), y otra con condiciones menos oxidantes que las anteriores, cercanas al buffer NNO (Cerro Lavas de Chao).