Aucanquilcha: Análisis De Su Historia Eruptiva Y Estudios Geofísicos Actuales Bajo Un Enfoque De Caracterización Geotermal

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F u n 2 d 6 la serena octubre 2015 ada en 19 Aucanquilcha: Análisis de su historia eruptiva y estudios Geofísicos actuales bajo un enfoque de caracterización Geotermal

Matías Peña1,2*, Mauricio Muñoz2,5, Hernán Rivas3,4, Jeremy Barret3.

1Laboratorio de Tectónica y Paleomagnetismo, FCFM, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile. 2Departamento de Geología, FCFM, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile. 3Southernrock Geophysics, Eduardo Orchard 1351, Antofagasta, Chile. 4Departamento de Geofísica, FCFM, Universidad de Chile, Av. Blanco Encalada 2002, Santiago, Chile. 5Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA), FCFM, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile.

* email: [email protected]

Resumen. Se relacionaron nuevos resultados desde los ca. 11 Ma, hasta las erupciones recientes del magnetotelúricos en conjunto a diversos estudios volcán Aucanquilcha. Este grupo volcánico, puede realizados previamente en el cluster volcánico dividirse temporalmente en 4 grupos: Alconcha (11-7 Ma); Aucanquilcha (AVC), permitiendo argumentar sobre la Gordo (6-4 Ma); Polan (4-2 Ma); y Aucanquilcha (1 Ma al presencia de una cámara magmática en la actualidad, de la reciente) (Klemetti, E., 2005). El AVC evolucionó cual existen evidencias de actividad para los ultimos 5 espacialmente desde un centro volcánico periférico hacia millones de años El area de estudio corresponde a una zonas centrales presentes actualmente. Por otro lado, zona de actividad magmática - termal activa, composicionalmente su evolución ha entregado productos emplazándose alrededor de los 2.5-7 Km de profundidad volcánicos variados (andesitas basálticas a dacítas), bajo el centro volcánico actual. incluyendo productos principalmente dacíticos durante el Palabras Claves: Magmatismo, Volcanismo, último Ma (Walker et al., 2013). Magnetotelúrica, Aucanquilcha, Geotermia, Geofísica. De acuerdo a las relaciones estratigráficas y dataciones 40 39 Ar/ Ar, Klemetti y Grunder (2008) determinaron que el 1 Introducción volcán Aucanquilcha fue construido en 4 etapas: i) Azufrera (1.04 - 0,92 Ma); ii) Rodado (0,95 - 0,85 Ma); iii) El volcán Aucanquilcha (21,5°S) es parte del cluster Cumbre Negra (etapa más activa 0,6 – 0,5 Ma); y Angulo volcánico homónimo (Aucanquilcha Volcanic Cluster (0,66-0,24 Ma) (Klemetti y Grunder, 2008). Al igual que AVC), ubicado en la Zona Volcánica Central (CVZ) de muchos volcanes dacíticos, el principal periodo eruptivo Los Andes (Figura 1). El AVC está compuesto por ca. 20 del volcán Aucanquilcha fue al comienzo. El volumen 3 volcanes, y ha estado activo durante los últimos 11 Ma eruptado en la etapa Azufrera fue de ca. 21 km , mientras (Grunder et al., 2008; Walker et al., 2008; 2010; 2013). El que en las siguientes 3 etapas el volumen eruptado fue de 3 volcán Aucanquilcha es el más jóven del AVC, ca. 16 km (Klemetti y Grunder, 2008). desarrollado durante el último Ma (Klemetti y Grunder, 2008). Este volcán está compuesto principalmente por 2.2 Antecedentes de geotermobarometría y lavas dacíticas, contrario al resto del AVC, el cual está prospección geofísica compuesto por productos volcánicos principalmente andesíticos (Grunder and Klemetti 2005). En esta Trabajos anteriores en el volcán Aucanquilcha (Walker et contribución, a través de nuevos datos de magnetotelúrica al., 2013) muestran, a través de geotermobarometros en (Rivas et al., este congreso), se muestra como modelos de anfíbola y piroxeno, condiciones de cristalización del 800 la estructura geoeléctrica confirman geotermobarómetros y – 1050ºC y profundidades de 3 – 25 km. Sin embargo, modelos de cámaras magmáticas previamente publicados durante las etapas de mayor actividad del volcán (5-2.5 (Grunder et al., 2008; Walker et al., 2013), entregando una Ma) se puede observar una tendencia a la formación de caracterización dimensional a las fuentes magmáticas del cristales en el rango de 2-4 Kbar, correspondiente a un volcán Aucanquilcha. rango de 7-14 Km de profundidad. Las altas temperaturas de circon observadas en el AVC, indican un sistema 2 Contexto volcanológico magmático termalmente maduro, donde la cristalización y las temperaturas de erupción son altas, y sugieren la 2.1 Historia eruptiva existencia de un batolito de grandes dimensiones con una ubicación a profundidad sugerida entre los 3-25 kilometros.a El AVC está compuesto por ca. 20 volcanes que datan 560 AT 2 geología económica y recursos naturales

Para complementar esta información, se realizó un estudio inherentes a los estudios realizadosy anlalizados en el magnetotelúrico (Rivas et al., este congreso) en el AVC presente trabajo. Nuevos trabajos a partir de este estudio generando modelos de inversión con alcances son sugeridos para lograr una caracterización de mayor representativos para la estructura eléctrica con buena detalle del área, enfocando el desarrollo en una futura resolución en al menos los primeros 10 km bajo la integración de resultados de Geología y Geofísica, en superficie (Figura 2), mostrando la presencia de anomalías particular en realizar estudios magnetotelúricos que de baja resistividad eléctrica (menores a 10Ω-m) comprendan una caracterización 3-dimensional del área de emplazados en forma de una capa horizontal a una estudio. profundidad cercana a los 700 m de profundidad, el cual tendría una potencia estimada en 500 m en promedio a la Agradecimientos largo de su extensión. Bajo este rasgo de baja resistividad se encuentra un ambiente de moderada a baja resistividad Matías Peña agradece la beca CONICYT, que hacen (en torno a los 100 a 200 Ω-m), dentro del cual se destaca posible sus estudios de doctorado. H. Rivas agradece a J. la presencia de áreas de baja resistividad (menores a 20 Ω- Scarbrough, M. Godoy, A. Puig, S. Zuñiga, E. Aguirre, F. m típicamente) de una extensión lateral cercana a los 4km Marín y F. Delgado. Mauricio Muñoz agradece al Centro y con una extensión vertical en profundidad aproximada a de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA), los 6km. Otros rasgos de baja resistividad pueden ser FONDAP Proyecto 15090013. observados en la sección modelada de manera sub-vertical, sugiriendo áreas de debilidad estructural, donde ascensión Referencias de fluidos pueden haberse llevado a cabo de manera reciente (último Ma probablemente), mientras otros rasgos Aravena, D. Villalón, I y Sánchez, P. (2015). Igneous Related sub-verticales de moderada resistividad (entre 100 y 250 Geothermal Resource in the Chilean Andes. Proceedings World Ω-m) pueden representar la presencia de antiguas áreas de Geothermal Congress, Melbourne 6p. canalización de material magmático. Cumming, W., 2009. Geothermal resource conceptual models using surface exploration data, Proceedings, 34th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University. 3 Resultados y discusiones Grunder, A. L., & Klemetti, E. W. (2005, October). Volcanic record of batholith assembly: the Aucanquilcha volcanic cluster, Haciendo una primera comparación (Figura 2), podemos northern Chilean Andes. In GSA Meeting volume with abstracts, Geological Society of America, Boulder, CO. observar cómo se correlacionan las profundidades de las Klemetti, E. W. (2005). Constraining the magmatic evolution of the resistividades eléctricas con las profundidades expuestas Andean arc at 21 S using the volcanic and petrologic history of por los geotermobarometros en la época de mayor Volcán Aucanquilcha, Central Volcanic Zone, northern Chile. actividad del AVC, ayudando a descubrir una zona de Klemetti, E.W. and Grunder, A.L., 2008. Volcanic evolution of Figura 1. Ubicación de la zona de estudio, los triangulos rojos representan volcanos no activos, y los negros volcanes actualmente magmatismo activa, entre los 2.5-7 Km de profundidad Volcán Aucanquilcha: a long-lived dacite volcano in the Central activos. La zona coloreada en gris representa el area del Cluster Volcánico Aucanquilcha (AVC), siendo el Aucanquilcha el triangulo (Figura 2), relacionada a presiones de cristalización Andes of northern Chile, Bull Volcanol. (2008) 70:633–650. grande en el centro. Figura modificada de Grunder et al. (2008) . Grunder, A.L., Klemetti, E.K., McKee, C.M., and Feeley, T.C., 2008, durante los mayores episodios de actividad del AVC. Estas Eleven million years of arc volcanism at the Aucanquilcha profundidades confirman estudios sobre la evolución del Volcanic Cluster, Northern Chilean Andes: Implications for the cluster, evolucionando geoquimicamente desde magmas lifespan and emplacement of batholiths, Transactions of the andesíticos-basálticos a magmas dacíticos, así como de Royal Society of Edinburgh: Earth Sciences, v. 97, p. 415-436. minerales anhidros a minerales mas hidratados (Grunder et MacInnes, S., 1999, Two-Dimensional, Smooth-Model CSAMT al., 2008). Estos dos estudios en conjunto no solo estarían Inversion, Inner publication, Zonge Engineering and Research Organization, Inc. confirmando la presente actividad magmática cercana a la Muñoz, G., 2013. Exploring for Geothermal Resources with superficie y geotermal de la zona estudiada, sino que Electromagnetic Methods. Surv Geophys. Springer Science + pueden develar limites más cercanos a la superficie y la Business Media. http://doi.org/10.1007/s10712-013-9236-0 extensión lateral de la actual cámara magmática, así como Rivas, H.; Barret, J.; Scarbrough, J.; Godoy, M. 2015. Estudio también sugerir probables áreas de debilidad donde Magnetotelúrico en el cluster volcánico Aucanquilcha. This congress transporte de material puede ser efectuado, ayudando Spichak, V., & Manzella, A., 2009. Electromagnetic sounding of entonces a caracterizar el área de estudio como una fuente geothermal zones. Journal of Applied Geophysics. Elsevier BV. geotermal, y a su vez entregar datos que sean de utilidad en http://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2008.05.007 la evaluación del potencial de esta fuente. Walker Jr, B. A., Klemetti, E. W., Grunder, A. L., Dilles, J. H., De acuerdo a la estimación de recursos geotermales, Tepley, F. J., & Giles, D. (2013). Crystal reaming during the Figura 2. Comparación entre los datos magnetotelúricos de Rivas et al. (este congreso) y Walker et al.(2013). Puede observarse como las basado en el volumen de cámaras magmáticas, el volcán assembly, maturation, and waning of an eleven-million-year crustal magma cycle: thermobarometry of the Aucanquilcha bajas resistividades coinciden con una zona somera observada en los últimos registros de actividad (rectángulos negros en ambos Aucanquilcha podría llegar a un potencial de ca. 750 MWe Volcanic Cluster. Contributions to Mineralogy and Petrology, gráficos). Ambos análisis apuntan a una zona magmáticamente activa, por sobre los 7 Km de profundidad. Sobre la imagen del modelo 1- (Aravena et al., 2015). Considerando que existen indicios 165(4), 663-682. dimensional de magnetotelúrica (panel izquierdo) se sugiere en líneas punteadas posibles áreas de debilidad estructural, mientras líneas de una zona de magmatismo en actividad a niveles Walker, B. A., & Grunder, A. L. (2008, December). Batholith negras continuas destacan la presencia una secuencia horizontal probablemente asociada a arcillas con alto contenido de agua. relativamente cercanos a la superficie (menor a 10kmde Maturation as Inferred From Zircons From the Aucanquilcha profundidad) (Rivas et al., este congreso), la sugerencia Volcanic Cluster, Northern Chile. In AGU Fall Meeting Abstracts del potencial energético presentado puede ser considerada (Vol. 1, p. 08). Walker, B. A., Grunder, A. L., & Wooden, J. L., 2010. Organization como una buena aproximación a pesar de limitaciones and thermal maturation of long-lived arc systems: Evidence from 561 SIM 4 SISTEMAS GEOTERMALES ANDINOS

zircons at the Aucanquilcha volcanic cluster, northern Chile. Geology. Geological Society of America. http://doi.org/10.1130/g31226.1

Figura 1. Ubicación de la zona de estudio, los triangulos rojos representan volcanos no activos, y los negros volcanes actualmente activos. La zona coloreada en gris representa el area del Cluster Volcánico Aucanquilcha (AVC), siendo el Aucanquilcha el triangulo grande en el centro. Figura modificada de Grunder et al. (2008) .

Figura 2. Comparación entre los datos magnetotelúricos de Rivas et al. (este congreso) y Walker et al.(2013). Puede observarse como las bajas resistividades coinciden con una zona somera observada en los últimos registros de actividad (rectángulos negros en ambos gráficos). Ambos análisis apuntan a una zona magmáticamente activa, por sobre los 7 Km de profundidad. Sobre la imagen del modelo 1- dimensional de magnetotelúrica (panel izquierdo) se sugiere en líneas punteadas posibles áreas de debilidad estructural, mientras líneas negras continuas destacan la presencia una secuencia horizontal probablemente asociada a arcillas con alto contenido de agua.

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