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Ver el documento (formato PDF)   Agusto, Mariano Roberto.  "Estudio geoquímico de los fluídos volcánicos e hidrotermales del Complejo Volcánico Copahue-Caviahue y su aplicación para tareas de seguimiento"  (2011)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
La Geoquímica de Fluidos (gases y aguas) es una disciplina de gran relevancia en el estudio de 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 actividad del sistema en general. Cuando un volcán está en reposo, los gases continúan circulando a través del sistema de fracturas, mezclándose con aguas subterráneas y originando acuíferos hidrotermales, fumarolas, etcétera. Las perturbaciones del sistema se manifiestan mediante una serie de eventos y señales 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 con emisiones gaseosas y de aguas termales. El estudio de los fluidos desempeña un papel fundamental para 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 e hidrotermales del CVCC, evaluando su aplicación para trabajos de seguimiento. Particularmente se busca determinar el origen y naturaleza de los constituyentes del fluido de las manifestaciones, y los procesos actuantes que controlan su composición, así como identificar los distintos subsistemas que conforman el sistema volcánico-magmático-hidrotermal general, y el tipo de interacción existente entre ellos. Finalmente se busca determinar un patrón de comportamiento del sistema a partir del cual se puedan identificar anomalías asociadas a perturbaciones del mismo, correlacionando señales identificadas mediante otras disciplinas, y de esta forma establecer una línea de base que pueda ser utilizada en futuros trabajos de monitoreo. El trabajo se llevó adelante mediante el muestreo directo de gases y aguas, y la determinación de la composición química (inorgánica y orgánica) e isotópica de los mismos. La evaluación de las composiciones gaseosas indica una importante componente magmática que alimenta las manifestaciones, aunque estas se encuentran controladas por condiciones reductoras de un potente acuífero hidrotermal. Así las especies ácidas más importantes son el CO2 y H2S, donde la relación C/S permitió identificar áreas cercanas al edificio volcánico con mayor acidez. Las emisiones en general se caracterizan por altos valores relativos de CH4, H2 e hidrocarburos alcanos y aromáticos, consistente con el dominio hidrotermal. Se identificó un descenso de la relación N2/He con posterioridad al evento eruptivo 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 cámaras magmáticas andesíticas someras y el ambiente magmático profundo de características mantélicas. Una inyección de fluidos profundos no evolucionados habrían actuado como disparadores del evento eruptivo del año 2000. Con respecto a las manifestaciones en fase líquida, se definieron subsistemas según 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 que actúan como condensadores directos de gases volcánicos. Los isótopos estables (δ18O y δ2H) indican participación 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 de comportamiento 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. Este evento fue atribuido a una obturación del sistema de fracturas que alimenta la laguna cratérica por sobresaturación como consecuencia del arribo de fluidos profundos hiperconcentrados. Este evento estuvo asociado a una particular actividad sísmica y procesos de deflación. Se considera que este mecanismo sería el responsable de los eventos freáticos del volcán durante la década del 90. A partir de la información obtenida se desarrolló un modelo geoquímico conceptual del sistema volcánicomagmático- hidrotermal general. Este trabajo sienta las bases para futuros trabajos de monitoreo geoquímico de este sistema, y para la extensión a otros sistemas volcánicos activos cordilleranos.

Abstract:
Geochemistry of fluids (gases and water) is a discipline of great importance in the study of active volcanoes, allowing to determine the characteristics of shallow magmatic bodies, their relationship with the deep environment of magma generation, and to identify changes on the system behavior. In a quiescent volcano, fluid circulation continues through the fracture system, interacting with meteoric waters and generating hydrothermal ground waters, fumaroles, etc. System disturbances are expressed by different kind of signals that involve changes on chemical composition of the fluids reaching 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 in characterizing and understanding the dynamic of these systems. This PhD thesis aims to characterize volcanic and hydrothermal fluid emissions of CVCC, and to evaluate the applicability of the acquire data for monitoring purposes. In particular this work tries to determine the origin and nature of fluid components from the discharges, the processes that control their composition, also to recognize the different subsystems in the volcanic-magmatic-hydrothermal general system and to identify the interaction between them. Finally, this work seeks to determine a pattern of behavior of the system in order to detect anomalies associated with system disturbances, validate it by crosschecking with identified 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 determining the chemical (organic and inorganic) and isotopic composition. The evaluation of gas composition shows a significant magmatic component feeding the emissions, although these conditions are controlled by reduced conditions determined by a thick hydrothermal aquifer. The most important acidic species are CO2 and H2S, the C/S ratio allow us to determine higher acidic areas near the volcano edifice. Generally, the emissions are characterized by high relative values of CH4, H2, alkanes and 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 ratio registered at this area (the highest registered on the Andes until present) and δ13C-CO2 values, suggest an active connection between the shallow andesitic magma chamber and the deep magmatic-mantle system. An injection of deep non-evolved magmatic fluids could have triggered the eruptive activity on 2000. According to liquid phase emissions, different subsystems were defined: waters from volcanic-hydrologic system (SVH) characterized by high acidity and low SO4/Cl values; steam heated waters (ACV) with high acidity and high SO4/Cl values; and snow melted waters (AD) with neutral characteristics. SVH waters have high relative values of F, showing that they act as condensers for volcanic gases. Stable isotopes (δ18O and δ2H) point out magmatic waters contribution on SVH. ACD waters are enriched in NH4, indicating a strong control on composition from the subsurface hydrothermal system. The study performed on the SVH system allow us to identified a seasonal behavior significantly affected during the thermal anomalous period (AT), registered by a strong decrease in temperature from the crater lake in the middle of 2004. This event was interpreted to be caused by sealing of the fracture system that feeds the Crater Lake, due to oversaturation as a consequence of the uprising of highly-concentrated (brines) deep fluids. This anomaly was also registered by a particular seismic activity and a deflation period. This mechanism is considered to be responsible for the phreatic events that took place on CVCC during 90’s. A conceptual geochemical model for the general volcanic-magmatic-hydrothermal system was constructed from the information obtained by this research. This work establishes the principles for future geochemical monitoring at Copahue and other active volcanic systems from the Andes.

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Registro:
Título : Estudio geoquímico de los fluídos volcánicos e hidrotermales del Complejo Volcánico Copahue-Caviahue y su aplicación para tareas de seguimiento     =    Geochemical study of volcanic and hydrothermal fluids from the Copahue-Caviahue Volcanic Complex and its application to volcano monitoring purposes
Autor : Agusto, Mariano Roberto
Director : Caselli, Alberto Tomás
Director Asistente : Tassi, Franco
Jurados : Petrinovic, Iván  ; Ostera, Héctor  ; Sruoga, Patricia
Año : 2011
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Ciencias Geológicas
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_4966_Agusto
Idioma : Español
Area Temática : Geología / Geoquímica
Geología / Vulcanología
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