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Evolución Geológica Y Petrológica Del Complejo Volcánico Quimsachata – Aroma, Región De Tarapacá, Andes Centrales Del Norte De Chile

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Evolución Geológica Y Petrológica Del Complejo Volcánico Quimsachata – Aroma, Región De Tarapacá, Andes Centrales Del Norte De Chile UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA EVOLUCIÓN GEOLÓGICA Y PETROLÓGICA DEL COMPLEJO VOLCÁNICO QUIMSACHATA – AROMA, REGIÓN DE TARAPACÁ, ANDES CENTRALES DEL NORTE DE CHILE MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE GEÓLOGO NICOLÁS ALEJANDRO CORREA OJEDA PROFESOR GUÍA: DIEGO ANTONIO MORATA CÉSPEDES PROFESOR CO-GUÍA: JORGE EDUARDO CLAVERO RIBES MIEMBRO DE LA COMISIÓN: ALFREDO SALEM LAHSEN AZAR SANTIAGO DE CHILE SEPTIEMBRE DE 2011 RESUMEN Los volcanes Aroma y Quimsachata son dos complejos volcánicos andesíticos a dacíticos (60-67% de SiO2) de alto-K, que se edifican por sobre 4.200-4.500 m s.n.m. en el Altiplano de Iquique, al extremo norte de Pampa Lirima. Ambos conforman el Complejo Volcánico Quimsachata Sur – Aroma (CVQS-CVA), el que define una historia evolutiva de ca. 1,6 Ma entre el Plioceno superior y el Pleistoceno inferior, con una actividad registrada de naturaleza predominantemente efusiva y litología relativamente monótona, caracterizada principalmente por: (1) abundancia de inclusiones máficas ovaladas (52-56% de SiO2); (2) la presencia de ‗megacristales‘ de sanidina; (3) altos grados de oxidación en anfíbolas y biotitas; y (4) gran diversidad de texturas de desequilibrio. La actividad eruptiva del CVQS-CVA fue separada en dos períodos principales: 3,6-2,6 Ma, donde la actividad volcánica fue contemporánea en ambos complejos y registró una migración de ca. 3,5 km en sentido SE-NW en el CVQS; y hace 1,6 Ma, concentrándose en el CVA. El fin de la actividad en el CVQS-CVA estuvo marcado por el inicio de la actividad volcánica en el C.V. Quimsachata Norte, con características similares a la del CVQS-CVA. La migración del volcanismo en sentido SE-NW contrasta con las observaciones regionales que indican una migración del volcanismo en sentido W-E, lo que representa un rasgo particular del CVQS-CVA en el contexto magmático de Pampa Lirima. El lineamiento NW-SE que localmente conforman sus centros de emisión indica un fuerte control estructural en el ascenso magmático, el que habría estado controlado por fallas profundas, subverticales, de carácter inverso y transcurrente, que representan una zona de transferencia en el estilo estructural del basamento al sur y al norte de Pampa Lirima. La actividad reciente reportada hace 1,1 Ma en el C.V. Quimsachata Norte, y la existencia de fallas profundas que permean el basamento, indican condiciones favorables para la existencia de un sistema geotermal activo, como el que hoy existe en el sector de Pampa Lirima. Los magmas que dieron origen al CVQS-CVA son de naturaleza mantélica y se generaron a partir de bajas tasas de fusión parcial en una fuente con presencia de granate. Estos magmas primitivos de composición basáltica ascendieron hacia un reservorio profundo ubicado a 15-19 km de profundidad, en el límite de la corteza inferior-superior, donde se llevaron a cabo procesos MASH a temperaturas de 860-980° C. Durante su ascenso y estadía en esta cámara profunda, los magmas adquirieron signaturas geoquímicas corticales típicas de los Andes Centrales, debido principalmente a asimilación cortical. Posteriormente, estos magmas ascendieron hasta una cámara superficial ubicada a 6-9 km de profundidad, donde fueron estancados bajo un magma diferenciado riodacítico más frío, viscoso y cristalino, a una temperatura de 640-720° C. El rápido ascenso produjo descompresión adiabática y exsolución de volátiles en los magmas máficos, lo que a su vez indujo gran vesicularidad en ellos. Esto, sumado a cristalización fraccionada del magma máfico en la interfaz y procesos de convección interna por calentamiento de la base de la cámara por parte del magma máfico, dieron pie a intensos mecanismos de automezcla, hibridación (mixing) y mezcla inmiscible (mingling) de magmas. El alto contraste termal entre las fases magmáticas favoreció el desarrollo de enclaves, y el estado subliquidus de estos permitió a su vez el intercambio de masas entre ambas fases magmáticas, lo que definió por una parte un magma híbrido hospedante de composición andesítica a dacítica, y por otra, la presencia enclaves también híbridos de composición andesítica basáltica. Estos procesos explican en gran parte la diversidad de texturas de desequilibrio observadas en los productos del CVQS-CVA y la coexistencia de anfíbolas de distintos tipos. La temperatura de interacción y reequilibrio entre ambas fases magmáticas fue de 720-820° C. La intrusión de magmas máficos en esta cámara superficial se dio a lo largo de la evolución del complejo en diferentes proporciones. Se ha observado además que los procesos de mezcla de magmas han continuado llevándose a cabo en los centros volcánicos recientes del ‗Gap de Pica‘, como el C.V. quimsachata Norte y los Domos de Porquesa. A mis padres i AGRADECIMIENTOS En primer lugar, un gran agradecimiento a Energía Andina S.A. (E.A.S.A.; Proyecto Pampa Lirima) por financiar y hacer posible la realización de este trabajo. El gran profesionalismo de todo su equipo y todo el apoyo brindado permitieron que este estudio se desarrollase a cabalidad y sin contratiempos de ningún tipo. Muchas gracias también al Centro de Excelencia en Geotermia de los Andes (C.E.G.A.; Proyecto Fondap n°. 15090013, en la línea de investigación ―Sistemas magmáticos‖) por brindarme todo su apoyo, soporte y conocimientos científicos. Mis más sinceros agradecimientos a los profesores miembros de la comisión examinadora por sus oportunos comentarios y correcciones, las cuales permitieron mejor sustancialmente el borrador y mapa originales. Gracias a Diego Morata por las largas discusiones (presenciales y vía correo), su constante preocupación y todos los conocimientos brindados. Profundos agradecimientos a Jorge Clavero, por las enseñanzas en terreno, el apoyo y sus comentarios siempre acertados relativos al mundo de la volcanología. Gracias también a Alfredo Lahsen por su gran disposición y ayuda durante el proceso. Gracias a todo el personal de E.A.S.A. por la calidez con la que me acogieron, ha sido una gran experiencia compartir con todos ustedes. Gracias a Marjorie Vásquez por gestionar viajes, terrenos, taxis, etc., con gran rapidez y buena voluntad. Agradecimientos especiales a Rodrigo Arcos, jefe de proyecto del Proyecto Pampa Lirima por todo su apoyo y preocupación a lo largo del proceso. Muchísimas gracias a Edmundo Polanco por sus comentarios, su gran ayuda y disposición. Gracias también a los geólogos Sebastián Martini y Luciano Achurra por la ayuda, comentarios y sugerencias. Gracias a los ayudantes de terreno Excequiel Codoceo y Julio Ríos, que con toda su experiencia hicieron posible el acceso a los lugares más difíciles. Gracias también a Jorge ―Flaco‖ Lemp por su agradable compañía y las clases de muestreo. Agradecimientos a la distancia a geólogo y fotógrafo Carlos Linares, quien me ayudó durante una semana con los análisis de la microsonda y me guió a través de la enmarañada selva del D.F. Gracias a mis compañeros de carrera por su amistad y todas las experiencias vividas en clases, en ―los naranjos‖ y en terreno. Juntos recorrimos un gran camino. Gracias a los profesores del Departamento de Geología de la Universidad de Chile y muchas gracias a María Rosa Rocco, pues sin su ayuda y sonrisa amable, estaría aun perdido entre trámites y papeles. Gracias a mi familia por apoyarme en todo este largo proceso y por confiar siempre en mi. Gracias a mi papá por alentarme en los momentos más difíciles y por insistir que ―hay que aprovechar cada etapa de la vida al máximo‖. Gracias a mi mamá por todo su amor, preocupación y dedicación, y por guiarme siempre por el camino del trabajo, la constancia, la responsabilidad, la nobleza, los valores y la libertad. Gracias a mi abuela Elfi, mi segunda madre, por su enorme e incondicional cariño. Gracias a mi pequeña familia, por estar siempre ahí y ayudarme en cuanto fuera posible: gracias abuelo Mario, tío Mario, Sonia, Paz Francisca, Lala, Julio, Francisco y Gabriel. Finalmente, gracias a María José por todo su amor, comprensión y compañía. ii ÍNDICE GENERAL Capítulo 1. Introducción .................................................................................................. 1 1.1 Formulación del problema ................................................................................... 1 1.2 Objetivos ............................................................................................................. 3 1.2.1 Objetivo general ........................................................................................... 3 1.2.2 Objetivos específicos .................................................................................... 3 1.3 Hipótesis de trabajo ............................................................................................. 3 1.4 Metodología de trabajo ........................................................................................ 4 1.4.1 Etapa pre-campañas .................................................................................... 4 1.4.2 Etapa de terreno ........................................................................................... 4 1.4.3 Etapa de gabinete ........................................................................................ 5 1.4.4 Etapa de análisis .......................................................................................... 6 1.5 Estudios anteriores .............................................................................................. 9 1.6 Ubicación y accesos .........................................................................................
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