Cryptic magma recharge associated with 20th century eruptions at Villarrica Volcano

Abstract

El Volcán Villarrica es uno de los más activos de los Andes (ciclos de reposo de ~5.3 años), eruptando productos de composiciones basálticas a andesíticas basálticas, con estilos desde hawaiiano a estromboliano vigoroso. Estas características lo hacen un lugar destacado para determinar los parámetros pre-eruptivos y los procesos involucrados en sus erupciones. En esta tesis se compara la geoquímica de roca total y las abundancias, texturas y composiciones minerales de las lavas más relevantes del siglo XX, que fueron eruptadas en 1921, 1948 y 1971. Las lavas analizadas muestran un rango restringido en las composiciones de roca total (51.7-52.4 wt. % SiO2), sin embargo, presentan la siguiente tendencia creciente del contenido de MgO: ~5.3 wt % MgO (1921), ~6.0 wt % MgO (1971) and ~7.0 wt. % MgO (1948). Dos grupos de composiciones de plagioclasas se observan en todas las lavas: pobres en anortita (~An60) y ricas en anortita (~An80). Las composiciones pobres en anortita son las más abundantes en todas las lavas y fueron comúnmente formadas en las etapas tempranas (núcleos) y en las últimas etapas (bordes externos y fenocristales pequeños y casi no zonados) de cristalización de plagioclasa, mientras que las plagioclasas ricas en anortita se formaron alrededor de núcleos pobres en anortita o como cristales aislados durante etapas intermedias. Las temperaturas de equilibrio de plagioclasa-olivino-clinopiroxeno son de aproximadamente 1090 °C y fueron obtenidas en clots de cristales de las tres lavas. Los cálculos termométricos obtenidos con simulaciones de MELTS de formación de plagioclasa indican un calentamiento (thermal mixing) del reservorio a ~0.5 kbar de unos 100 °C con respecto a las temperaturas de los clots cristalinos. La incorporación de pequeñas cantidades de magma máfico más rico en volátiles y más caliente, de composición similar (cryptic mixing), en el reservorio del Villarrica, podría también calentarlo, probablemente, de una manera más eficiente que con la sola conducción de calor. Una interacción más larga del magma máfico caliente con el reservorio podría provocar cristalización de plagioclasa rica en anortita, disolución de plagioclasa pobre en anortita (es decir, un aumento de la razón modal de rica en An/pobre en An) y una modificación composicional hacia composiciones más ricas en MgO y volátiles, que últimamente resultarían en una mayor intensidad de la erupción.