A tale of a lava from its shallow zoned reservoir to surface: the case of azufre volcano in the context of the altiplano puna magma body (Northern Chile)

Abstract

El volcán Azufre (21°47'S; 68°14'O) se encuentra emplazado sobre un alineamiento volcánico NO-SE de 70 km de largo por sobre el margen occidental del Altiplano Puna Magma Body (APMB), el cual es el cuerpo magmático activo más grande del planeta Tierra (~500.000 km3 ). El depósito de lava más joven del volcán Azufre fue seleccionado para su estudio debido a la relevante información petrológica que puede entregar su reservorio como una potencial fuente de calor del adyacente sistema geotermal Cerro Pabellón. La lava corresponde a una andesita-dacita (61 – 63 SiO2 wt%) con una edad estimada de 50 – 331 ka compuesta por fenocristales de plagioclasa, anfíbol (Grupo 1), biotita y ortopiroxeno (15, 4, 4, 2 vol%, respectivamente); marginalmente por fenocristales de clinopiroxeno, cuarzo, olivino y óxidos de Fe-Ti (~1 vol% cada uno). El depósito también contiene enclaves afaníticos de andesita (58 – 60 SiO2 wt%), cuya masa fundamental posee la misma mineralogía y química mineral que la masa fundamental de la lava, siendo ambas constituidas por microfenocristales de anfíbol (Grupo 2) y microlitos de plagioclasa, piroxeno y óxidos de Fe-Ti. Abundantes texturas de desequilibrio fueron identificadas en las muestras estudiadas, tales como disolución de fenocristales de plagioclasa y cuarzo, descomposición en cristales de anfibol y biotita, zonación inversa en fenocristales de piroxeno y plagioclasa entre otras. Variables intensivas (P, T, fO2) fueron determinadas a partir de condiciones de equilibrio por diferentes geobarómetros, geotermómetros y oxibarómetros. Presiones de en torno a los 2 kbar (1 – 3,3 kbar) fueron estimadas a partir de anfíboles y pares de anfíbol-plagioclasa (Grupo 1), mientras que un amplio rango de temperatura entre 712 – 1097 °C fue obtenido a partir de diferentes fases minerales. Las temperaturas más altas (916 – 1097 °C) corresponden a fenocristales de piroxeno ricos en Mg y cristales de plagioclasa ricas en Ca (An≥66), mientras que las menores (712 – 827 °C) corresponden a los pares de anfíbol-plagioclasa (Grupo 1). La composición de los anfíboles del Grupo 1 y su cristalización a temperaturas cercanas al solidus indican una saturación desde un líquido evolucionado (63 – 79 wt% of SiO2). Condiciones de oxidación en el rango de QFM+ 0.9 – 2.5 unidades logarítmicas fueron registradas en anfíbol (Grupo 1), microlitos de óxidos de Fe-Ti y enclaves. Adicionalmente, modelamientos de Rhyolite-MELTS reproducen la composición de la mineralogía de alta temperatura a similares condiciones de P-T-fO2 para una cristalización en equilibrio con un fundido inicial de la misma composición que un enclave andesítico representativo. Las texturas de desequilibrio observadas podrían desarrollarse después de la intrusión de un nuevo magma (más caliente) con una composición similar a la de los enclaves dentro de un reservorio félsico somero tipo crystal-mush cuya temperatura es cercana al solidus. En este escenario, la variación de temperatura podría corresponder a un reservorio zonado con temperaturas decrecientes hacia sus paredes y techo. Finalmente, como resultado de los procesos combinados de magma mixing y aumento de temperatura, se desencadenó la última erupción del volcán Azufre, registrando en sus microlitos de óxidos de Fe-Ti temperaturas de enfriamiento (742 – 866 °C) para el emplazamiento del flujo de lava a condiciones subáreas. La lava estudiada tendría su origen en una cámara magmática con un volumen máximo de 106 km3 .