Petrología y geoquímica de inclusiones vítreas en la tefra de los conos Los Hornitos, Andes Centro-Sur de Chile: Implicancias para la estimación de la fugacidad de oxígeno del manto en zonas de arco

Abstract

Este trabajo de título aporta nuevos antecedentes acerca del estado redox del manto bajo zonas de arco en los Andes Centro-Sur, mediante un estudio petrológico y geoquímico de inclusiones vítreas en cristales de olivino presentes en tefras y basaltos del cono monogenético oriental de Los Hornitos (35º43 S, 70º48 O). Los productos volcánicos estudiados corresponden a fundidos altamente primitivos (Niprom ~3081 ppm y Foprom~91 para olivinos, y MgO de hasta 9.2 wt% para las inclusiones), los cuales brindan una oportunidad única para constreñir la fO2 del magma parental que los genera. El estudio incluyó una descripción petrográfica detallada de las inclusiones vítreas presentes en olivinos en la tefra, la cual fue complementada con observaciones mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y una determinación semi-cuantitativa (EDS) de la composición de las fases presentes. La determinación de la fO2 de los fundidos se realizó mediante dos métodos distintos: (1) oxibarometría basada en el intercambio de Fe-Mg entre pares de olivino-espinelo; (2) determinación in-situ del estado oxidación del Fe mediante espectroscopía XANES en el vidrio presente en las inclusiones vítreas hospedadas en los fenocristales de olivino. Para ello, se realizaron análisis por microsonda electrónica (EMPA) en 30 pares de olivinos y espinelos, y en vidrio atrapado por las inclusiones vítreas, cuya razón de Fe3+/Fe2+ se determinó mediante XANES por luz de sincrotrón. Los valores de fO2 obtenidos con ambos métodos, expresados en unidades log respecto del buffer FMQ, muestran diferencias significativas dadas por valores promedio de 𝛥FMQ+1.2 para el oxibarómetro de olivino-espinelo y 𝛥FMQ+2.7 para el vidrio determinado mediante XANES. Descartando la presencia de eventuales errores analíticos, estas marcadas diferencias en fO2 se interpretan, en base a la evidencia petrográfica y composicional, como el resultado de una evolución compleja del estado redox de los fundidos registrada en los productos volcánicos estudiados. La variabilidad en los valores de fO2 en los pares de olivinos-espinelos respecto de las inclusiones vítreas estudiadas indicaría cambios en el contenido de volátiles, principalmente asociados a distintos estadíos de evolución del fundido durante las etapas más tempranas de cristalización magmática, donde el contenido de volátiles es modificado previo al atrapamiento del fundido. Adicionalmente, no se descarta que otros procesos como contaminación cortical durante el ascenso del fundido o re-equilibrio difusivo de H2O entre la inclusión y el cristal de olivino podrían haber alterado el estado redox de las inclusiones, elevando la fO2 post-atrapamiento. Estos factores, sumados a las discrepancias de las fO2 para Los Hornitos con otros productos del mismo Campo Volcánico del Descabezado Grande, previamente reportados, sugieren que procesos locales en la fuente y/o durante el transporte de los fundidos podrían tener una fuerte incidencia en el estado redox del sistema, y que no necesariamente responderían a heterogeneidades del manto debido a cambios en los productos aportados por el slab. Los datos obtenidos en este estudio tienen gran relevancia debido a la escasez de información acerca del estado redox en estos ambientes a escala global, constituyendo además el primer regristro de fO2 en el margen Andino para fundidos primitivos. El carácter oxidado de estos podría tener implicancias en el mejor entendimiento y generación de modelos metalogénicos en la región Andina.