Distribución de fluidos y fracturas en sistemas hidrotermales utilizando tomografías sísmicas 3D: Caso del Complejo Volcánico Tinguiririca

Abstract

La aplicación de tomografías sísmicas en sistemas volcánicos e hidrotermales permite inferir propiedades físicas y litológicas del área estudiada a partir de la distribución 3D de velocidades sísmicas y sus variaciones. Sin embargo, la interpretación en general es ambigua porque son varios los factores químicos y mecánicos que controlan las velocidades de ondas sísmicas. En esta memoria se plantea que es posible identificar zonas saturadas con distintos tipos de fluido, arcillas y/o fracturas en sistemas hidrotermales a partir de los valores de velocidades de ondas P y S de una tomografía sísmica 3D utilizando criterios cuantitativos. Al contrastar los modelos obtenidos con información geológica disponible es posible mejorar la comprensión de su dinámica, determinando la geometría y la relación espacial entre las estructuras y los reservorios asociados al sistema volcánico-hidrotermal. En este trabajo se estudia el Complejo Volcánico Tinguiririca (CVT), ubicado en la Zona Volcánica Sur Transicional, en Los Andes de Chile central. Es un sistema volcánico-hidrotermal activo que se compone de tres estratovolcanes además de varios conos de escoria y manifestaciones termales alineados a lo largo de 20 km en dirección NNE, cerca de la traza principal del sistema de fallas El Fierro. Para cuantificar las variaciones de Vp, Vs y el módulo de Poisson (σ) causadas por la presencia de distintos tipos de fluido se utilizó un modelo de inclusiones de fluido con geometría de esferoide oblato. La principal conclusión obtenida es que estudiar las variaciones de dVs en conjunto con los módulos de Poisson obtenidos de una tomografía sísmica en un sistema hidrotermal posibilita distinguir zonas con distintos tipos de fluido (fundido, agua y/o gases), fracturamiento y arcillas. Utilizando estos resultados, se desarrolló un método que permite clasificar los datos y visualizar en 3D la distribución de las zonas antes definidas Al aplicar la metodología propuesta a la tomografía sísmica de Pavez et al. (2016) en el Complejo Volcánico Tinguiririca, se identificaron zonas con distintas propiedades petrofísicas en el área estudiada. Las principales son: en la zona noroeste existe un volumen con alteración hidrotermal y fracturas con arcillas; en el suroeste, se observa un cuerpo con fracturas secas, que representa la zona de daño del sistema de fallas El Fierro. Al oeste, se identificó un posible reservorio magmático compuesto de diques y saturado de volátiles, y al suroeste una zona saturada con agua, cerca de las Termas del Flaco. Esta distribución, tras contrastarse con información geológica y geofísica de otras fuentes, permitió establecer los principales rasgos de la dinámica del sistema volcánico e hidrotermal. Se propone la existencia de fluidos primarios producidos por desgasificación de un reservorio magmático. Éstos ascienden a través de diques y fracturas asociadas a la zona de daño del sistema de fallas El Fierro. Al sur, el sistema tiene una zona dominada por líquidos, y al norte una zona dominada por vapor, con alteración hidrotermal y arcillas bajo los volcanes y las manifestaciones termales solfatáricas. La aplicación del método desarrollado aquí supone una mejora en la interpretación de tomografías sísmicas en sistemas volcánicos e hidrotermales, debido a que permite detectar zonas con fluidos, arcillas, fundido y fracturas utilizando un enfoque cuantitativo, con criterios de clasificación basados en modelos numérico-elásticos.