Petrogenesis and geochronology of large quaternary pyroclastic eruptions in central Chile: Pudahuel ignimbrite case

Abstract

La Ignimbrita Pudahuel es un depósito cuaternario que se ha asociado a la formación de la caldera Diamante, la cual se encuentra ubicada en la Zona Volcánica Sur de Los Andes. La caldera forma parte del complejo volcánico Maipo, el cual también incluye el estratovolcán activo Maipo. Esta ignimbrita es el resultado de una erupción de gran volumen (135 km3 DRE), cuyos afloramientos se encuentran tanto en Chile como en Argentina en zonas densamente pobladas. El presente estudio busca comprender la génesis de esta erupción formadora de caldera a partir de una caracterización de factores como la edad, sus condiciones pre-eruptivas y los posibles procesos magmáticos que pudieron dar origen a este evento, para así poder evaluar el potencial riesgo del complejo volcánico Maipo. La edad de este depósito es un tópico de debate, debido a que se han realizado diversas dataciones con resultados discordantes; acá se presentan nuevas edades obtenidas a partir del método U Th en circones, resultantes en 167 ± 8 ka. Además, se ha encontrado que las razones de las actividades U Th en circones pueden verse afectadas por la presencia de monacita. Este mineral incorpora en su estructura REE, U, Th en razones diferentes al circón y por lo tanto su cristalización conjunta afecta las edades U/Th obtenidas a partir de circones. Se sugiere tener en consideración este comportamiento para el cálculo de edades, sobre todo en el caso de erupciones jóvenes, en donde variaciones de miles de años pudieran afectar la interpretación de procesos y la percepción del riesgo asociado. Las condiciones pre-eruptivas son determinadas a partir de aproximaciones analíticas y experimentales. Se utilizó el geotermómetro de óxidos de Fe-Ti en conjunto con el higrómetro de plagioclasa para determinar condiciones de T-XH2Ofl, lo que fue combinado con un modelo de solubilidad de agua, para establecer la presión de almacenamiento del magma. A partir de este método, el cual fue aplicado a temperaturas hasta los 850 oC, se estableció un rango de condiciones P-T-H2O que satisfacen el equilibrio entre plagioclasa y vidrio de la muestra natural. Para estas condiciones, se realizaron experimentos de equilibrio de fases en pómez, en condiciones saturadas y subsaturadas en vapor de H2O. La aproximación mineralógica sugiere temperaturas pre-eruptivas de 717±7 oC, PH2O de 200-360 MPa y H2O wt.% de 6.9-7.6 wt. %. Los experimentos que mejor reprodujeron las fases y la composición del vidrio de la muestra natural son los realizados a bajas temperaturas (700-750 oC) y alta PTotal (>200 MPa, más probablemente 300-350 MPa), con al menos un 6 wt. % de agua. Los posibles gatillantes de esta erupción deben poder perturbar un reservorio alojado a profundidades relativamente altas. Resultados preliminares de inclusiones vítreas, indican que flujos de CO2 pudieran haberse infiltrado en el magma lo que podría llegar a gatillar una erupción. Sin embargo, es factible que mecanismos externos al reservorio, como una denudación a gran escala en la zona, hayan sido los responsables de gatillar el evento. La aparente similitud de la profundidad de almacenamiento del magma que generó a la Ignimbrita Pudahuel con la del actual volcán Maipo, y la generación de magmas dacíticos en el macizo, evidencian la necesidad de realizar más análisis mineralógicos y de monitorear el área para así evaluar con precisión el real riesgo del complejo volcánico Maipo.