Estudio geoquímico de los fluídos volcánicos e hidrotermales del Complejo Volcánico Copahue-Caviahue y su aplicación para tareas de seguimiento

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La Geoquímica de Fluidos (gases y aguas) es una disciplina de gran relevancia en el estudiode volcanes, debido a que permite determinar las características de los cuerpos magmáticos someros,su relación con el ambiente de generación profundo, e identificar variaciones en el grado de actividaddel sist...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Agusto, Mariano Roberto
Otros Autores: Caselli, Alberto Tomás
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2011
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4966_Agusto
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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Las perturbaciones del sistema se manifiestan mediante una serie de eventos yseñales que involucran variaciones en la composición química de los fluidos que arriban a superficie (gases y aguas). El volcán Copahue es el foco activo del Complejo Volcánico Copahue-Caviahue (CVCC),cuya dinámica y manifestaciones están controladas por un importante sistema volcánico-magmáticohidrotermal. Dentro de este complejo volcánico se producen también numerosas áreas geotermales conemisiones gaseosas y de aguas termales. El estudio de los fluidos desempeña un papel fundamentalpara la caracterización y entendimiento de la dinámica del sistema general. El presente trabajo de Tesis Doctoral tiene como objetivo general caracterizar las emisiones fluidas volcánicas ehidrotermales del CVCC, evaluando su aplicación para trabajos de seguimiento. Particularmente sebusca determinar el origen y naturaleza de los constituyentes del fluido de las manifestaciones, y losprocesos actuantes que controlan su composición, así como identificar los distintos subsistemas queconforman el sistema volcánico-magmático-hidrotermal general, y el tipo de interacción existenteentre ellos. Finalmente se busca determinar un patrón de comportamiento del sistema a partir del cualse puedan identificar anomalías asociadas a perturbaciones del mismo, correlacionando señalesidentificadas mediante otras disciplinas, y de esta forma establecer una línea de base que pueda serutilizada en futuros trabajos de monitoreo. El trabajo se llevó adelante mediante el muestreo directo de gases y aguas, y la determinaciónde la composición química (inorgánica y orgánica) e isotópica de los mismos. La evaluación de lascomposiciones gaseosas indica una importante componente magmática que alimenta lasmanifestaciones, aunque estas se encuentran controladas por condiciones reductoras de un potenteacuífero hidrotermal. Así las especies ácidas más importantes son el CO2 y H2S, donde la relación C/Spermitió identificar áreas cercanas al edificio volcánico con mayor acidez. Las emisiones en general secaracterizan por altos valores relativos de CH4, H2 e hidrocarburos alcanos y aromáticos, consistentecon el dominio hidrotermal. Se identificó un descenso de la relación N2/He con posterioridad al eventoeruptivo del 2000, y junto con las altas relaciones isotópicas 3He/4He (las más altas registradas en los Andes hasta el momento) y los valores de δ13C-CO2, indican una activa conexión entre las cámarasmagmáticas andesíticas someras y el ambiente magmático profundo de características mantélicas. Unainyección de fluidos profundos no evolucionados habrían actuado como disparadores del eventoeruptivo del año 2000. Con respecto a las manifestaciones en fase líquida, se definieron subsistemassegún aguas del Sistema Volcánico-Hidrológico (SVH) con alta acidez y bajos valores en la relación SO4/Cl, Aguas Calentadas por Vapor (ACV) con alta acidez y altos valores SO4/Cl y Aguas de Deshielo (AD) neutras. Las aguas SVH presentan además altos valores relativos de F, señalando queactúan como condensadores directos de gases volcánicos. Los isótopos estables (δ18O y δ2H) indicanparticipación de aguas magmáticas en las SVH. Las ACV se encuentran y enriquecidas en NH4,señalando el fuerte control en la composición por parte del sistema hidrotermal subsuperficial. A partir del seguimiento geoquímico realizado en el SVH se identificó un patrón decomportamiento estacional, sensiblemente afectado durante el periodo de anomalía térmica (AT)registrado con un marcado descenso de la temperatura en el cráter a mediados del año 2004. Esteevento fue atribuido a una obturación del sistema de fracturas que alimenta la laguna cratérica porsobresaturación como consecuencia del arribo de fluidos profundos hiperconcentrados. Este eventoestuvo asociado a una particular actividad sísmica y procesos de deflación. Se considera que estemecanismo sería el responsable de los eventos freáticos del volcán durante la década del 90. A partirde la información obtenida se desarrolló un modelo geoquímico conceptual del sistema volcánicomagmático-hidrotermal general. Este trabajo sienta las bases para futuros trabajos de monitoreogeoquímico de este sistema, y para la extensión a otros sistemas volcánicos activos cordilleranos. Geochemistry of fluids (gases and water) is a discipline of great importance in the study ofactive volcanoes, allowing to determine the characteristics of shallow magmatic bodies, theirrelationship with the deep environment of magma generation, and to identify changes on the systembehavior. In a quiescent volcano, fluid circulation continues through the fracture system, interactingwith meteoric waters and generating hydrothermal ground waters, fumaroles, etc. System disturbancesare expressed by different kind of signals that involve changes on chemical composition of the fluidsreaching at surface. Copahue volcano is the main active center of the Copahue-Caviahue Volcanic Complex (CVCC), whose dynamic and emissions are controlled by the development of an important volcanicmagmatic-hydrothermal system. Within this complex several geothermal areas are recognized,characterized by gas emissions and thermal waters. Fluid researches play a crucial role incharacterizing and understanding the dynamic of these systems. This PhD thesis aims to characterizevolcanic and hydrothermal fluid emissions of CVCC, and to evaluate the applicability of the acquiredata for monitoring purposes. In particular this work tries to determine the origin and nature of fluidcomponents from the discharges, the processes that control their composition, also to recognize thedifferent subsystems in the volcanic-magmatic-hydrothermal general system and to identify theinteraction between them. Finally, this work seeks to determine a pattern of behavior of the system inorder to detect anomalies associated with system disturbances, validate it by crosschecking withidentified signals from other disciplines, and establish a background for future monitoring works. This research was carried out by direct sampling of fluids (gases and waters), and determiningthe chemical (organic and inorganic) and isotopic composition. The evaluation of gas compositionshows a significant magmatic component feeding the emissions, although these conditions arecontrolled by reduced conditions determined by a thick hydrothermal aquifer. The most importantacidic species are CO2 and H2S, the C/S ratio allow us to determine higher acidic areas near thevolcano edifice. Generally, the emissions are characterized by high relative values of CH4, H2, alkanesand aromatic hydrocarbons, which is consistent with the hydrothermal domain. A strong decrease in N2/He was detected after the 2000 eruption. This variation together with the high 3He/4He ratioregistered at this area (the highest registered on the Andes until present) and δ13C-CO2 values, suggestan active connection between the shallow andesitic magma chamber and the deep magmatic-mantlesystem. An injection of deep non-evolved magmatic fluids could have triggered the eruptive activityon 2000. According to liquid phase emissions, different subsystems were defined: waters fromvolcanic-hydrologic system (SVH) characterized by high acidity and low SO4/Cl values; steam heatedwaters (ACV) with high acidity and high SO4/Cl values; and snow melted waters (AD) with neutralcharacteristics. SVH waters have high relative values of F, showing that they act as condensers forvolcanic gases. Stable isotopes (δ18O and δ2H) point out magmatic waters contribution on SVH. ACDwaters are enriched in NH4, indicating a strong control on composition from the subsurfacehydrothermal system. The study performed on the SVH system allow us to identified a seasonal behaviorsignificantly affected during the thermal anomalous period (AT), registered by a strong decrease intemperature from the crater lake in the middle of 2004. This event was interpreted to be caused bysealing of the fracture system that feeds the Crater Lake, due to oversaturation as a consequence of theuprising of highly-concentrated (brines) deep fluids. This anomaly was also registered by a particularseismic activity and a deflation period. This mechanism is considered to be responsible for the phreaticevents that took place on CVCC during 90’s. A conceptual geochemical model for the generalvolcanic-magmatic-hydrothermal system was constructed from the information obtained by thisresearch. This work establishes the principles for future geochemical monitoring at Copahue and otheractive volcanic systems from the Andes. Fil: Agusto, Mariano Roberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2011 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4966_Agusto

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