Estructura interna y dinámica de enfriamiento del plutón La Gloria, Chile Central: Un enfoque a partir de estudios magnéticos, petrográficos y modelación numérica

Abstract

La evolución de reservorios de magma silíceos someros es un aspecto trascendental en la transferencia de masa y calor a través de la corteza superior. Caracterizar la estructura interna de plutones resulta primordial para encontrar evidencias de los procesos que habrían ocurrido durante la construcción y enfriamiento de reservorios magmáticos y, así, comprender la naturaleza del registro plutónico. De este modo, se propone estudiar el plutón La Gloria (Chile central), con el objetivo de determinar sus variaciones internas, tanto mineralógicas, texturales (fábricas) como magnéticas, e identificar los procesos fluidodinámicos que dieron lugar a su construcción y diferenciación. Con ello, se propone un modelo del emplazamiento y evolución convectiva del reservorio de magma que habría dado lugar al plutón La Gloria y las diferencias composicionales, mineralógicas y texturales en él observadas. El plutón La Gloria corresponde a un plutón granítico Mioceno, de geometría elongada en dirección N30°W, de 20 km de largo y 5 km de ancho, con una exposición vertical de hasta 2.5 km. Sus contactos con la roca de caja están bien definidos, variando de subverticales en los bordes laterales a subhorizontal hacia el techo, con bordes escalonados. A pesar de que se han reconocido patrones de zonación composicional y mineralógica dentro del plutón, éste no exhibe grandes variaciones ni contactos internos bien definidos, siendo relativamente homogéneo. Las variaciones de las propiedades magnéticas naturales y fábricas (tanto magnética como petrográfica) varían sistemáticamente dentro del plutón La Gloria. La fábrica magnética, determinada a través de anisotropía de la susceptibilidad magnética, está controlada por titanomagnetita multi-dominio pobre en Ti y muestra un patrón con lineaciones horizontales (siguiendo la elongación del plutón) y foliaciones paralelas a los bordes del intrusivo (vertical en las paredes y horizontal hacia el centro y techo). Esta es consistente con la fábrica petrográfica dada por plagioclasa y anfíbola+biotita, excepto en las muestras del centro, donde la foliación y lineación magmática son verticales. Estos patrones se interpretan como registro del cizalle producido por flujos de magma, consecuencia de la convección termal del reservorio de magma. Las fábricas se registrarían en la zona de bloqueo reológico entre un magma altamente cristalino (>50%, borde rígido) y un magma pobre en cristales (<50%, con mayor capacidad de fluir), la cual va migrando hacia el centro del plutón a medida que éste se enfría. Ambas fábricas difieren al centro del plutón debido a las diferencias en la morfología de los cristales y su respuesta ante el cizalle. La fábrica magnética está dada por la anisotropía en la distribución de cristales de magnetita, mientras que la fábrica magmática está dada por la orientación preferencial de cristales elongados. De este modo, la fábrica magnética registra el avance del frente de enfriamiento del magma (patrón concéntrico), mientras que la fábrica magmática registra la dirección de los flujos magmáticos (paralelo a las paredes en los bordes y vertical al centro). La susceptibilidad (10-2 10-1 SI) y remanencia magnética natural (10-2 10 A/m) muestran un patrón de zonación, aumentando su intensidad hacia los bordes y techo del plutón, consistente con las variaciones en el contenido y tamaño de cristales de magnetita. Estas variaciones se interpretan como consecuencia del ascenso de fluidos oxidantes, producto de la desvolatilización del magma durante su enfriamiento en etapas tardi-magmáticas a sub-solidus, reequilibrando los óxidos de Fe-Ti. Sin embargo, este reequilibrio no alteraría la distribución espacial de los cristales y, con ello, tampoco la fábrica magnética registrada al final de la etapa convectiva. Las direcciones paleomagnéticas primarias obtenidas sugieren que no habrían existido rotaciones tectónicas internas del plutón post-enfriamiento, las cuales hubiesen alterado de manera significativa los patrones de la estructura interna. Los resultados de esta tesis indican que el plutón La Gloria representa un reservorio de magma que estuvo mayormente fundido, de unos 200 km3, con capacidad de presentar convección interna (registrada por las fábricas) a gran escala y cristalinidades inferiores al 55%vol. (para permitir los flujos de magma). Sin embargo, las etapas iniciales de ensamblaje y construcción del reservorio no son registradas en la estructura interna del plutón.