Eruptive parameters and pre-eruptive conditions of lavas and tephra fall deposits from Lonquimay Volcanic Complex, Southern Andes of Chile

Abstract

El Complejo Volcánico Lonquimay (38°22’S, CVL) es uno de los volcanes más activos de la Zona Volcánica Sur de los Andes. Comprende un estratovolcán principal y más de 12 conos monogenéticos, con actividad eruptiva desde el Pleistoceno Superior. A pesar de la amenaza que representa para las comunidades cercanas, los parámetros eruptivos de sus erupciones explosivas no han sido determinados. En este estudio, se comparan los principales parámetros eruptivos y las condiciones pre-eruptivas de los depósitos de caída más extensos y mejor expuestos de tres erupciones explosivas recientes del Holoceno provenientes del estratovolcán, además de un flujo de lava con evidencia de mingling y dos domos de los centros monogenéticos. Los depósitos de caída presentan volúmenes de 0.17-0.26 km³, en el mismo orden de magnitud que los flujos de lava, pero con tasas de erupción hasta dos órdenes de magnitud mayores. Las erupciones explosivas corresponden a eventos sub-plinianos con Índices de Explosividad Volcánica (IEV) de 4-5, mientras que los flujos de lava se asocian a IEVs de 2-3. La petrografía y la química mineral revelan asociaciones minerales singulares que incluyen fayalita (con contenidos de forsterita de hasta Fo21), cuya formación se atribuye a un magma con (1) una composición altamente evolucionada, (2) un contenido considerablemente alto de Fe y (3) condiciones redox reducidas. Los análisis petrológicos sugieren la existencia de dos principales zonas de almacenamiento magmático: (1) una región profunda, caliente y máfica (~12 km) con magmas a temperaturas de 1083-1151 °C, que experimenta aportes de magma de signatura toleítica, y (2) un sistema magmático transcortical más frío y evolucionado que alimenta las erupciones, con una región de almacenamiento principal a 5.6 km de profundidad hasta la superficie, con magmas entre 869-1046 °C, donde ocurren procesos de cristalización fraccionada, inyecciones de magma, mingling y convección. Si bien se sugiere un mismo mecanismo de inyección y mingling del magma como desencadenante de erupciones explosivas y efusivas, las dinámicas pre-eruptivas juegan un papel clave en el control del estilo eruptivo, mostrando las lavas mayores procesos de desequilibrio que los depósitos de caída. La mayoría de las unidades analizadas presentan concentraciones de agua y contenidos de cristalinidad acordes a la actividad explosiva-efusiva esperada; sin embargo, algunas muestran valores contradictorios, lo que se atribuye a la composición de los volátiles y al alto contenido de microcristales.