Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del norte de los Andes ecuatorianos |
| Título alternativo: | Geochemical study of fluids from active-volcanic and hydrothermal systems in the North of the Ecuadorian Andes |
| Autor: | Sierra Vaca, Daniel Esteban |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber" (IDEAN)
|
| Publicación en la Web: | 2025-02-25 |
| Fecha de defensa: | 2022-08-18 |
| Fecha en portada: | 2021 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Geología |
| Director Asistente: | Hidalgo, Silvana |
| Consejero: | Risso, Corina María Ana |
| Jurado: | Ostera, Héctor Adolfo; Petrinovic, Iván Alejandro; Hernando, Irene Raquel |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7330_SierraVaca |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7330_SierraVaca.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7330_SierraVaca |
| Ubicación: | GEO 007330 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Sierra Vaca, Daniel Esteban. (2022). Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del norte de los Andes ecuatorianos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7330_SierraVaca |
Resumen:
El arco volcánico ecuatoriano se caracteriza por la presencia de al menos 84 volcanes de edad Pliocuaternaria, que son resultado de la subducción la placa de Nazca por debajo de la Placa Sudamericana. En la latitud ecuatorial a esto se suma la influencia de la cresta de Carnegie, una cordillera submarina proveniente de las Islas Galápagos, que controla la distribución del volcanismo de modo que por debajo de los 2°S, el volcanismo moderno está ausente. Los volcanes del Ecuador continental se alinean principalmente en dos dominios correspondientes a su vez a dos tipos de basamento, el frente volcánico asentado principalmente sobre los terrenos de fondo oceánico de la Cordillera Occidental y el Arco Principal que se asienta mayormente sobre los terrenos metamórficos de la Cordillera Real. En este trabajo se presentan los resultados del análisis de elementos mayoritarios, trazas, tierras raras e isótopos estables en 32 puntos de surgentes de agua y gas, 28 de los cuales corresponden a zonas termales. De igual manera se tomaron muestras de gases burbujeantes, gases fumarólicos y gases disueltos en agua en todos los puntos en los que fuere necesario para el estudio de 4 volcanes de edad plio-cuaternaria con emisión de fluidos volcánicos. De esta manera se permitió la caracterización de los respectivos sistemas magmático-hidrotermales, siendo estos 1) el Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro (CV-CCN), 2) Complejo Volcánico Pichincha, 3) Complejo Volcánico Cayambe y 4) Volcán Tungurahua. Los dos primeros forman parte del frente volcánico (Cordillera occidental) y los dos siguientes correspondientes al Arco Principal (Cordillera Real), todos ellos han experimentado episodios eruptivos o episodios de “unrest” sísmicos en las últimas décadas. La composición isotópica de las aguas revela un origen primordialmente meteórico, con escasa interacción agua-roca presente únicamente en algunas de las surgentes de mayor conductividad y temperatura. Así mismo, considerando la composición de las emisiones gaseosas, los contenidos de He sugieren una carencia de gases de proveniencia profunda (mantélica-cortical). Mientras que los altos contenidos de CO2 y los valores del δ¹³C en CO2 parecen característicos de gases de origen volcánico. La mayor parte de las aguas encontradas son aguas bicarbonatadas, o bicarbonatadas-sulfatadas, las aguas cloruradas son escasas, aunque se cree que pudieran existir en acuíferos más profundos sin manifestación superficial (sistemas ciegos). Si bien no es algo que se puede extrapolar a todo el frente volcánico, los sistemas de los volcanes Pichincha y Chiles Cerro Negro, tienen sistemas volcánico hidrotermales más activos, pues incluyen campos fumarólicos y aguas de temperaturas cercanas a la ebullición, los otros dos sistemas presentan manifestaciones más modestas, tienen aguas que no superan los 55 °C y no poseen campos fumarólicos. No existe una explicación clara para la ausencia de surgencias de agua de alta temperatura en los sistemas hidrotermales ecuatorianos, pero se ha propuesto que la morfología del valle interandino sumado a los altos índices de precipitación, dan como resultado el desarrollo de surgentes de baja temperatura como resultado de procesos principalmente de mezcla con un fuerte control meteórico. Se observa para todos los sistemas distintos tipos de control estructural en la manifestación de vertientes de agua, marcado por los lineamientos de surgentes o los flujos definidos en las direcciones de mayor fracturamiento y sus direcciones complementarias, siguiendo las fallas y fracturas del sistema mayor dextral ecuatoriano, se considera que dichas estructuras han marcado las zonas de alta permeabilidad que permiten el desarrollo de las manifestaciones hidrotermales en superficie. Entre los sistemas estudiados se destaca el caso del CV-CCN, como un típico sistema volcánico hidrotermal con las fumarolas y manifestaciones de alta temperatura vinculadas al cráter y las aguas sulfatadas en las laderas, que con la distancia se van mezclando y transformando en aguas bicarbonatadas y las aguas neutras cloruradas de alta temperatura en la zona distal. Es por este motivo que también se lo considera un buen prospecto para la obtención de energía geotérmica. Los demás sistemas no necesariamente presentan esta zonación ideal de manifestaciones gaseosas en la cercanía del cráter y distribución radial de la composición de las aguas, pero se han realizado las inferencias necesarias en base al procesamiento geoquímico e isotópico de los datos y análisis geotermométricos y se han construido modelos conceptuales explicando la dinámica de alimentación y circulación para los 4 volcanes estudiados. Pero eso no es todo, este trabajo incluye el muestreo e indexación de varias fuentes que hasta antes eran desconocidas y jamás mencionadas en la literatura, por lo cual los datos presentados servirán como cimientos para sentar líneas de base que ayuden en el monitoreo de las mismas.
Abstract:
The Ecuadorian volcanic arc ischaracterized by the presence of at least 84 Plio-Quaternary volcanoes, which are the result of the subduction of the Nazca plate below the South American Plate. At equatorial latitude, the subduction receives the influence of the Carnegie Ridge, a submarine cordillera prevenient from the Galapagos hotspot, which controls the distribution of volcanism, so that below 2 ° S, modern volcanism is absent. The volcanoes of continental Ecuadorare mainly aligned in two domains corresponding to two types of basement. The volcanic front lays mainly on the ocean bottom terrains of the Western Cordillera and the Main Arc that lays mostly over the metamorphic terrains of the Cordillera Real. This work presents the results of the analysis of major and minor elements, REE and stable isotopes in 32 water sources, 28 of which correspond to thermal springs. In the same way, samples of bubbling gases, fumarolic gases and gases dissolved in water were taken at all the points where it was necessary for the study of 4 volcanoes of plio-quaternary age volcanis centers with emission of fluids. Those data permited the characterization of the respective magmatic-hydrothermal systems in: 1) the Chiles Cerro Negro Volcanic Complex (CV-CCN), 2) Pichincha Volcanic Complex, 3) Cayambe Volcanic Complex and 4) Tungurahua Volcano. The first two are part of the volcanic front (Western Cordillera) and the next two corresponding to the Main Arc (Cordillera Real), all of them have experienced eruptive episodes or seismic unrest episodes in the last decades. he isotopic composition of the waters reveals a primarily meteoric origin, with little water-rock interaction only for some of the springs with higher conductivity and temperature. Likewise, in the composition of the gaseous emissions, the He contents suggest a lack of gases of deep mantlecortical origin. While high CO2 contents and values of δ¹³C in CO2 seem characteristic of gases of volcanic origin. Most of the waters found correspond to bicarbonate waters, or sulfate-bicarbonate waters. Chlorinated waters are scarce, although it is believed that they could exist in deeper aquifers without surface manifestation (blind systems). Although it is not something that can be extrapolated to the entire volcanic front, the systems of the Pichincha and Chiles Cerro Negro volcanoes have hydrothermal volcanic systems which are more actuve, as they include fumarolic fields and waters with temperatures close to boiling, the other two Systems present more modest manifestations, having waters that do not exceed 55 ° C and an absence of fumarole fields. There is no clear explanation for the absence of high-temperature water upwelling in Ecuadorian hydrothermal systems, but it has been proposed that the morphology of the inter-Andean valley added to the high rates of precipitation results in the development of low-temperature upwellings as a result; mainly due to mixing processes with a strong meteoric control. It has been observed different types of structural control in the manifestation of water springs for all systems, marked by the alignement of upwelling or flows defined in the directions of greater fracturing and its complementary direction; following the faults and fractures of the greater Ecuadorian dextral system. It is considered that these structures have marked the areas of high permeability that allow the development of hydrothermal manifestations on the surface. Among the systems studied, the case of CV-CCN stands out, as a typical hydrothermal volcanic system with fumaroles and high temperature manifestations linked to the crater and sulphated waters on the slopes, which with distance mix and transform into bicarbonate waters, and high temperature chlorinated neutral waters present in the distal area. For that reasons it is also considered a good prospect for obtaining geothermal energy. The other systems do not necessarily present this ideal zonation of gaseous manifestations in the vicinity of the crater and radial distribution of the composition of the waters, but some inferences have been made based on the geochemical and isotopic processing of the data and geothermometric analysis in order to construct conceptual models explaining the feeding and circulation dynamics for the 4 volcanoes studied. But that is not all, this work includes the sampling and indexing of various hot springs that were previously unknown and never mentioned in the literature, so the data presented will serve as foundations to establish baselines that help in their monitoring.
Citación:
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Sierra Vaca, Daniel Esteban. (2022). Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del norte de los Andes ecuatorianos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7330_SierraVaca
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Sierra Vaca, Daniel Esteban. "Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del norte de los Andes ecuatorianos". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2022.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7330_SierraVaca
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