Origen y naturaleza de los fluidos en los sistemas volcánicos, geotermales y termales de baja entalpía de la zona volcánica central (zvc) entre los 17°43's y 25°10's

Abstract

Los procesos que controlan el origen y naturaleza de los fluidos asociados al magmatismo (condiciones de temperatura-redox-equilibrio, mecanismos de formación-ascenso, interaccióngas-roca-agua, etc.) son el resultado de la interacción de un conjunto de factores. tales como elambiente tectónico, tipo de magma, sistema desde el cual son emitidos los fluidos y lugar donde ocurren los procesos (e.g. cámara magmática, conducto volcánico, reservorio geotermal). Uno de los grandes vacíos res pecto a la comprensión de estos procesos, es precisar como estos actúan y afectan el comportamiento de los sistemas activos de la Zona Volcánica Central (ZVC), una porción del arco magmático Andino, donde existen al menos 10 volcanescon actividad eruptiva histórica, más de 10 campos geotermales y más de 100 fuentes termales.Esta tesis, desarrollada en la porción de la ZVC ubicada en el norte de Chile entre los 17°43'Sy 25°10'S, tiene por objetivo determinar el origen y naturaleza de los fluidos en sistemas volcánicos, geotermales y termales de baja entalpía de la ZVC, específicamente i) determinarlos procesos geoquímicos y termodinámicos que actúan en profundidad, ii) conocer el grado de actividad de los sistemas volcánicos y iii) establecer las posibles relaciones genéticas entre los distintos sistemas. En este estudio se ha utilizado el muestreo directo de gases y aguas mediante la técnica de Giggenbach y Goguel (1989), determinación de la composición química(inorgánica y orgánica) e isotópica (?13C-CO2, 3He/4He, 40Ar/36Ar, ?18O, ?D) de gases, y composición química e isotópica (?18O, ?D) de aguas. Los fluidos emitidos desde los sistemas volcánicos activos están dominados por contribuciones de origen magmático mezcladas concontribuciones variables de fluidos hidrotermales, especialmente en la periferia de los edificiosvolcánicos. Los gases volcánicos emitidos desde fumarolas se caracterizan por altas razones de3He/4Hemedido)/(3He/4Heaire) o R/Ra (>5), altas concentraciones relativas de SO2 y N2 (esteúltimo relacionado a material sedimentario incorporado durante la subducción), y significativoenriquecimiento de hidrocarburos insaturados (alquenos). La razón H2S/SO2, las concentraciones de la fracción gaseosa orgánica y de los compuestos de origen meteóricotienden a incrementarse con el aumento de la distancia de las emisiones desde el sistema central, la mayoría de las veces localizado en la cima de los volcanes, mientras que los valoresde R/Ra decrecen fuertemente. La fase gaseosa emitida desde sistemas geotermales y termales de baja entalpía está generalmente asociada a reservorios de origen hidrotermal, la que durantesu ascenso, es contaminada en diversas proporciones por fuentes de origen meteórico (aire y/oaire saturado en agua). Las emisiones gaseosas se caracterizan por el dominio del CO2,concentraciones muy variables de H2S, CH4-, hidrocarburos aromáticos y compuestos de origen meteórico (i.e. Ar y O2). Las razones de R/Ra en estos sistemas es relativamente baja (<3). Las interacciones fluido-roca, especialmente con rocas graníticas, constituyentes típicas de la corteza superior de la ZVC, pueden producir fuertes enriquecimientos de 4He. La presencia de rocas calcáreas continentales-marinas y materia orgánica afecta los valores de ?13C-Co2, tanto en fluidos emitidos desde sistemas volcánicos como geotermales, cuyos amplios rangos varían entre -15 y -0.4%o V-PDB. Los sistemas geotermales están caracterizados por la presencia deaguas altamente salinas ricas en Na-CI, asociadas a contribuciones profundas originadas enreservorios bien desarrollados de media a alta entalpía. Aguas ricas en sO4 emitidas en sistemas geotermales y termales están mayoritariamente asociadas a sistemas volcánicos activos, siendo principalmente producidas por la oxidación de especies con S, aunque casos de aguas con Ca-SO4 están relacionadas a la interacción con secuencias evaporíticas,especialmente en sistemas no directamente relacionados a volcanes. Las aguas emitidas ensistemas geotermales y termales son predominantemente de origen meteórico, mientras que ensistemas volcánicos, ocurren significativas contribuciones de "aguas andesíticas". Este estudiosienta las bases para iniciar el monitoreo geoq uímico en los diversos sistemas volcánicos de laZVC, estimación del potencial de los sistemas geotermales y estudios para el aprovechamiento de la energía termal en sistemas de baja entalpía a nivel local.