Anomalous high halogen concentration in water depleted eruptive centers from Lonquimay Volcanic complex

Abstract

Los halógenos (Cl, F, Br, I) son un grupo de elementos que cumplen un rol fundamental en los sistemas volcánicos, junto con el agua, el CO2 y el S, pertenecen a la fase volátil del magma. Ellos pueden modificar las propiedades físicas de los magmas tales como la densidad y la viscosidad directamente. La última erupción del Complejo Volcánico Lonquimay (CVL), que formó el cono Navidad, ocurrió en 1988-1990, emitiendo cantidades anómalamente altas de F hacia la atmósfera. Hasta 3000 ppm de flúor soluble fue medido en ceniza volcánica. Esta erupción ocasionó una gran mortalidad en el ganado bovino, ovino además de afectar a otras especies, debido a las altas concentraciones de F en pastos y forraje. Entre los volátiles, el agua es el más importante y un factor decisivo, junto con el CO2, para entender el comportamiento de los sistemas magmáticos. Mundialmente, los volcanes asociados a zonas de subducción presentan un estrecho rango composicional de agua, alrededor del 4 wt. %. El CVL no presenta en la literatura mediciones directas del su contenido de volátiles, el contenido de agua ha sido solo estimado en base a geotermobarómetros. CVL se encuentra en la región de La Araucanía, Chile, sobre la traza más al norte de la zona de falla Liquiñe-Ofqui (ZFLO) in la zona volcánica sur (ZVS). CVL está compuesto por un estratocono principal (Lonquimay) y varios centros eruptivos y fisuras alineados NW-SE, este conjunto es conocido como el Cordón Fisural Oriental, aquí se emplaza el cono Navidad. Las inclusiones vítreas (IVs) son famosas por ser la mejor herramienta para conocer el contenido pre-eruptivo de volátiles y la composición parental de los magmas, dado que las IVs se comportan como sistemas cerrados. Las inclusiones vítreas son pequeñas gotas de magma atrapadas en irregularidades o fracturas de los cristales durante su crecimiento y pueden estar compuestas de burbujas, una parte vítrea, además de cristales heredados y/o hijos. Las IVs son la única forma de medir de forma directa la composición pre-eruptiva de los magmas. En esta tesis se estudió inclusiones vítreas con burbujas hospedadas en cristales de olivino para determinar el contenido total de volátiles de erupciones específicas del CVL. Por medio de análisis de microsonda electrónica, microsonda iónica y espectroscopía de Raman se determinó la composición de elementos mayores y trazas a dos lavas similares y contemporáneas, pertenecientes al estratocono Lonquimay y el cono Navidad. Los resultados muestran que los contenidos de F y Cl de IVs hospedadas en olivinos (Fo entre 80 y 50) son similares a magmas provenientes de zonas con arcos volcánicos. Las inclusiones vítreas del cono Navidad tienen mayores contenidos de F (200 a 1200 ppm) que las inclusiones vítreas del estratocono Lonquimay (200 a 600 ppm). Así mismo, los contenidos de Cl son similares entre las dos lavas (200 a 1200 ppm). La fuente más probable de los halógenos es el manto con contribuciones de fluidos provenientes de la corteza subductante. Adicionalmente, nuestros datos muestran que tanto las inclusiones de Navidad como de Lonquimay se encuentran empobrecidas en agua (0.1 a 0.25 wt.%). Las inclusiones de Lonquimay muestran que su magma parental pudo haber sufrido desgasificación de agua, lo que nos impide constreñir de forma precisa el contenido original de agua de su fuente. Por el contrario, las inclusiones vítreas del cono Navidad no muestran ninguna evidencia de una pérdida importante de agua, ni por desgasificación ni por pérdida asociada a difusión a través de los olivinos, sugiriendo que probablemente la fuente de los magmas del cono Navidad son pobres en agua. Adicionalmente, las inclusiones de Navidad tienen composición de CO2 que son típicas de sistemas sin desgasificación. Las tierras raras muestran una fuente común para los dos volcanes. Finalmente, un alzamiento del manto, debido a un contexto extensional local, bajo el CVL, pudo haber producido condiciones extraordinarias para que magmas pobres en agua ascendieran y alimentaran las erupciones tanto del estratocono Lonquimay y el cono Navidad.