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Avalanchas volcnicas mio-pleistocenas en los Andes

Centrales de Chile, entre los 25 y 26 S

Victor Villa*, Jos Antonio Naranjo

Servicio Nacional de Geologa y Minera, Av. Santa Mara 0104, Providencia, Santiago. Mail: victor.villa@sernageomin.cl Resumen: Los volcanes del Cenozoico Superior en Chile,

entre los 25 y 26 S, se encuentran notablemente bien preservados debido a la extrema aridez imperante desde el Mioceno en la zona. En el rea, a lo menos cinco edificios volcnicos con un tamao relativamente mayor al promedio presentan colapsos volcnicos, en general mltiples para cada estructura y variables en sus causas. En el presente trabajo se resumen los principales datos morfomtricos de los depsitos y se presentan evidencias preliminares para la interpretacin de los procesos ocurridos. Mientras algunos colapsos presentan escarpes evidentes, en otros la morfologa es poco clara por lo que, probablemente, no necesariamente corresponden a avalanchas volcnicas.

Palabras Claves: Andes Centrales, Volcanismo Cenozoico

Superior, Avalanchas Volcnicas

Introduccin

Los Andes Centrales chilenos, entre los 25 y 26S,

comprenden numerosas estructuras volcnicas

desarrolladas en las distintas etapas de la evolucin del

arco volcnico del Cenozoico Superior. En la zona de

estudio, se reconocen al menos 220 centros de emisin,

agrupados sobre la base de antecedentes estratigrficos,

geocronolgicos y morfolgicos, en 15 unidades de

volcanes distribuidas entre el Mioceno Inferior y el

Holoceno (Naranjo et al., 2013a, b).

Naranjo et al. (Este congreso (a)) reconocen dos familias

principales de estructuras, en general compresivas, con

orientacin principal NE-SW y N-S. La primera familia se

reconoce en la Cordillera de Domeyko, al sur del Salar de

Pedernales, donde estructuras oligo-miocenas presentan

una orientacin NNE-SSW y se prolongan al NE a travs

de la falla Pedernales-Arizaro. Esta estructura se extiende

por ms de 200 km hacia el NE y, segn esos autores,

tendra relacin con el desarrollo de calderas miocenas

generadoras de ignimbritas. En tanto, la segunda familia de

estructuras se reconoce dentro del arco volcnico, donde

exhiben principalmente una orientacin N-S y son de edad

mio-pleistocena.

La extrema aridez imperante desde el Mioceno en la zona

de estudio ha permitido la preservacin de la morfologa

de la mayora de las estructuras volcnicas. De esta

manera, los procesos catastrficos parecen constituir el

principal mecanismo de erosin en la zona, principalmente

a travs de avalanchas volcnicas (Naranjo y Cornejo,

1989). Sin embargo, recientes estudios indican la probable

existencia de procesos glaciales en la zona (Naranjo et al.,

2013a, b, Este congreso (b)). Por lo tanto, la distincin de

aquellas formas generadas por procesos catastrficos

(remociones en masa) de otras formas erosivas es clave

para el entendimiento de la evolucin morfolgica del arco

volcnico del Cenozoico Superior. En el presente trabajo

se caracterizan volcanes colapsados, sus depsitos, y se

identifican probables causas para tales procesos.

Colapsos volcnicos estudiados

En la zona de estudio se reconocen varios edificios con

depsitos de avalanchas volcnicas, entre los que destacan,

de ms antiguo a ms joven, los volcanes Chaco, Bolsn,

De la Pena, Agua Amarga y el complejo volcnico

Gemelos o Dos Puntas. Los parmetros morfomtricos

determinados para cada avalancha son principalmente

cada vertical (h), rea, volumen y espesor promedio del depsito (Aa, Va y E, respectivamente), distancia recorrida

(L), y velocidad de emplazamiento (v), esta ltima

calculada segn la metodologa propuesta por Francis y

Baker (1977).

Volcn Chaco

El volcn Chaco (2527,52 S, 690,74 O) es un estratovolcn compuesto ubicado en la parte occidental del

rea de estudio, de 15-17 Ma (Naranjo y Cornejo, 1989),

que actualmente alcanza 849 m sobre su base y una altitud

de 5.145 m s.n.m. Se construye sobre ignimbritas del

Mioceno Inferior y presenta un ncleo fuertemente

alterado, descubierto por distintos procesos. Naranjo y

Cornejo (1989) describen tres avalanchas volcnicas y sus

correspondientes calderas de colapso, abiertas hacia el

sureste, el noroeste, y el suroeste, de ms vieja a ms

joven. Recientemente, Naranjo et al. (Este congreso (b)), a

partir del estudio de imgenes satelitales y un reestudio de

facies en terreno, han determinado que slo la avalancha

suroccidental habra ocurrido (Fig. 2a), pues uno de los

escarpes interpretado previamente como de colapso

correspondera a un escarpe glacial, y el depsito clstico

ubicado al SO del volcn, previamente interpretado como

de avalancha, correspondera a un depsito piroclstico de

bloques y cenizas (Naranjo et al., 2013b; Este congreso

(b)).

En el presente estudio, a partir de nuevas mediciones

realizadas en imgenes satelitales y modelos de elevacin

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digital, para la avalancha volcnica se obtiene una razn de

H/L de 0,08, un volumen de 2,51 km3, y una velocidad de

descenso de 388 km/h. Anteriormente, Naranjo y Cornejo

(1989) determinaron valores similares (H/L=0,07,

volumen=2,45 km3, velocidad=360 km/h).

Volcn Bolsn

El volcn Bolsn (2547,32 S, 695,73 O) se emplaza en la parte suroccidental del rea estudiada, en el frente

occidental del arco volcnico. Este edificio posee una base

de 18,6 Ma, remanente de un edificio antiguo, colapsado

hacia el oeste. Sobre esta base, se construye un edificio de

13,7 Ma (Cornejo y Mpodozis, 1996) en el que se observa

un escarpe de colapso de 3,15 km de ancho por 2 km de

largo, abierto hacia el oeste (Fig. 2b). Este ltimo colapso

se asocia a un depsito de avalancha volcnica datado en

13,6 Ma (Cornejo y Mpodozis, opcit). La extensin de la

avalancha alcanza 9,67 km de largo y posee una razn H/L

de 0,12. Cubre un rea de casi 33 km2, y alcanza un

volumen de 1,47 km3. El colapso descubre, en el centro del

edificio volcnico, un ncleo compuesto por un prfido

datado en 26 Ma (Cornejo y Mpodozis, opcit).

Volcn de la Pena

El Volcn de la Pena (254,37 S, 6842,72 O) es un volcn compuesto de ~11 Ma emplazado sobre ignimbritas

miocenas (Fig. 2c). En general, los depsitos de avalancha

volcnica conservan solo algunos cordones transversales

en el centro, y destacan los leves de la avalancha hacia el

noreste y posibles bloques de tipo toreva en el sector

proximal de este depsito. Sus volmenes varan entre 0,5

y 2,31 km3, y la velocidad de emplazamiento del depsito

(3) se estima en 361 km/h. Los escarpes de colapso han

sido obliterados tanto por la accin de escarpes ms

recientes, as como por accin glacial (Naranjo et al.,

2013b).

Volcn Agua Amarga

El volcn Agua Amarga (2537,86 S, 6848,17 O) es un complejo volcnico de 7,6 a 5,2 Ma, cuyo flanco oriental

se encuentra 900 m ms alto que su flanco occidental. Esta

diferencia entre ambos flancos habra favorecido colapsos

sucesivos del edificio hacia el oeste y posteriores

reconstrucciones. En esa direccin se observan 3 depsitos

de clsticos asociados a colapsos del volcn (1, 2a, 2b y 3;

Fig. 2d), con largos desde 7,5 hasta ms de 14 km y

valores de H/L de 0,1 hasta 0,28. Hacia el noreste, en

tanto, se reconoce un depsito de avalancha (4, Fig. 2d),

encauzado por una quebrada, que llega hasta el salar de

Agua Amarga. Los volmenes de estos depsitos se han

estimado entre 0,1 y 1,68 km3, y sus velocidades de

emplazamiento entre 266 y 271 km/h. Los escarpes de

colapso han sido parcialmente obliterados por nuevos

escarpes, principalmente hacia el este, sin depsitos

asociados. En los depsitos, se reconocen principalmente

cordones transversales, leves laterales y taludes frontales.

En la parte media del segundo depsito (2a) se reconocen

hummocks. El depsito oriental (4) cubre una colada de 5,8

Ma, y es cubierto por una lava de 5,2 Ma.

Complejo Volcnico Gemelos o Dos Puntas

Este complejo volcnico tiene una edad de 2,0 a 2,7 Ma

(Naranjo y Cornejo, 1992; Clavero et al, 1998), y se

construye sobre ignimbritas pliocenas, en el Llano

Placetas, parte sureste del rea de estudio (261,82 S, 6829 O). Alcanza una altura de 778 m sobre su base y, como su nombre lo indica, consiste en dos conos asociados

a tres depsitos clsticos cuyo origen es el colapso de la

estructura (Fig. 2e). Los depsitos cubren un rea desde 3 a

17,24 km2, con un espesor promedio de 20 a 30 m y

volmenes entre 0,06 y 0,34 km3. Exhiben leves laterales

y taludes frontales. Los valores de H/L varan entre 0,13 y

0,23. La presencia de un domo andestico en la parte norte

de la estructura, sobre uno de los probables escarpes de

colapso, indica la posible reconstruccin del complejo tras

los sucesivos colapsos y su colapso pudo generar el

depsito (3).

Origen de las avalanchas volcnicas

Algunos colapsos muestran escarpes evidentes (Chaco,

Bolsn, Agua Amarga), mientras que otros escarpes no lo

son tanto. Por lo anterior, no se descarta que algunos casos

estudiados no correspondan a colapsos de un sector del

edificio, sino ms bien a otros procesos. En ese sentido, las

avalanchas en la zona presentan un amplio rango de

movilidad (H/L) tanto en general como por cada uno de los

volcanes colapsados. Destacan en particular los altos

valores de movilidad de los depsitos de colapso de los

complejos Agua Amarga (3) y Gemelos o Dos Puntas (3),

cuyos valores superan notablemente el promedio de los

volcanes estudiados, as como de volcanes del mundo (Fig.

1). En ambos casos, la distancia recorrida por los depsitos

es restringida, se preservan notablemente morfologas

superficiales como leves laterales y taludes frontales, y

parecen provenir desde domos identificados satelitalmente.

En particular, en el caso del Complejo Volcnico Gemelos

o Dos Puntas, en el depsito se reconocen abundantes

bloques juveniles y de un prfidos andestico que

constituye un domo post-avalancha (1), por lo que es

probable que estos depsitos (Agua amarga (3) y Gemelos

o dos Puntas (3)) correspondan a depsitos de flujos

piroclsticos de bloques y cenizas.

La edad del colapso del volcn Bolsn coincide con la

edad de formacin de la caldera fretica Juan de la Vega y

de la falla Pedernales-Arizaro (Naranjo et al., 2013a, b,

Este congreso (b)). El volcn Cerro de la Pena, de ~11 Ma,

tambin habra colapsado por causas tectnicas,

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Fig. 1. Grfico de Cada Vertical (H) versus Distancia Recorrida (L). rea azul representa casos de volcanes en el mundo (datos de Siebert et al., 1987).

probablemente relacionadas a la intensa deformacin que

afect a las ignimbritas miocenas y Gravas de Atacama

ubicadas al oeste del volcn. Los volcanes Chaco y de

Agua Amarga poseen, por su parte, colapsos atribuibles a

un origen mixto, magmtico y tectnico. En el caso del

Complejo Volcnico Agua Amarga, el crecimiento sobre la

traza de la falla Pedernales-Arizaro y la presencia de fallas

cercanas, aparentemente contemporneas, habra

favorecido la inestabilidad permanente del edificio, por lo

que nuevos pulsos magmticos poco profundos pudieron

desencadenar los colapsos y la posterior reconstruccin del

edificio. El volcn Gemelos es el nico edificio volcnico

que presenta colapsos mltiples debido a magmatismo. En

dos de los depsitos de avalancha asociados a este

complejo se reconocieron clastos juveniles de tipo PJB.

Este complejo volcnico es adems uno de los ms jvenes

de la parte sur del rea estudiada (2,5 Ma, Clavero et al.,

1998) y se encuentra aislado en una zona deprimida,

rodeada por volcanes ms antiguos.

El volumen de los depsitos de avalancha en la zona no

supera los 2,5 km3. Los ms grandes (Chaco, Cerro de la

Pena 1, Agua Amarga 1) tienen causas distintas. No son

los depsitos con mayor distancia de transporte ni con

mayor movilidad (H/L), aunque coinciden en que los

edificios volcnicos a partir del cual fueron generados son

considerablemente mayores al promedio de edificios en la

zona, donde no se observan depsitos de avalancha

asociados a edificios menores a 5 km3 (Villa, 2013; Villa y

Naranjo, Este congreso). Por lo tanto, el tamao de los

edificios puede constituir un factor de inestabilidad de las

estructuras volcnicas en el rea de estudio.

Conclusiones

En general, los colapsos volcnicos son mltiples para

cada edificio y variables en sus causas desencadenantes. El

volumen de los edificios colapsados es superior al

promedio, y los ubica dentro de los ms grandes de la

zona, lo que pudo constituir un factor preponderante de

inestabilidad. La existencia o ausencia de domos

posteriores a los colapsos es la principal evidencia que se

puede obtener de manera remota de un origen magmtico

en avalanchas volcnicas. Se observa de manera preliminar

que los procesos que desencadenan los colapsos son de

carcter mixto, indicando la posible latencia de cmaras

magmticas y estructuras durante un tiempo lo

suficientemente largo como para generar el crecimiento y

colapso de los edificios.

Agradecimientos

Los datos del presente trabajo se obtuvieron durante el

desarrollo de la cartografa geolgica de las reas Salar de

Aguilar y Portezuelo del Len Muerto (Naranjo et al.,

2013a) y Salar de Pajonales y Cerro Moo (Naranjo et al.

2013b).

Referencias Cornejo, P., Mpodozis, C., Rivera, O., Matthews, S. (2009). Carta

Exploradora, Regiones de Antofagasta y Atacama. Santiago.: Servicio Nacional de Geologa y Minera. Carta Geolgica de Chile, Serie Geologa Bsica 119: 99 p. 1 mapa escala 1:100.000.

Francis, P., Baker, M. 1977. Mobility of pyroclastic flows. Nature 270, No 5633: 164-165.

Naranjo, J. A., Cornejo, P. (1989). Avalanchas mltiples del volcn Chaco en el norte de Chile: un mecanismo de degradacin de volcanes compuestos miocenos. Revista Geolgica de Chile, v. 16, N1. , 61-72.

Naranjo, J.A., Villa, V., Venegas, C. 2013a. Geologa de las reas Salar de Aguilar y Portezuelo del Len Muerto, Regin de Atacama. Servicio Nacional de Geologa y Minera, Carta Geolgica de Chile, Serie Geologa Bsica, Nos. 151-152, 1 mapa escala 1:100.000. Santiago.

Naranjo, J.A., Villa, V., Venegas, C. 2013b. Geologa de las reas Salar de Pajonales y Cerro Moo, regiones de Antofagasta y Atacama. Servicio Nacional de Geologa y Minera, Carta Geolgica de Chile, Serie Geologa Bsica, Nos. 153-154, 1 mapa escala 1:100.000. Santiago.

Naranjo, J.A., Villa, V., Ramrez, C.A., Perez de Arce, C. Este congreso (a). Oligo-Holocene evolution of the southern part of the Central Andes: volcanism and tectonic. 4 p.

Naranjo, J.A., Villa, V., Ramrez, C.A. Este congreso (b). New insights about the collapsed Lower Miocene Chaco volcano, southern Central Andes, Chile. 3 p.

Siebert, L., Glicken, H., Ui, T. 1987. Volcanic hazards from Bezymianny- and Bandai-type eruptions. Bulletin of Volcanology 49: 435-459.

Villa, V. 2013. Morfologa de estructuras volcnicas cenozoicas de los Andes Centrales entre los 25 y 26 S, Chile. Memoria de Ttulo (Indito), Universidad de Chile: 89 p.

Villa, V., Naranjo, J.A. Este congreso. Morfometra de edificios volcnicos del Cenozico Superior entre los 25 y 26 S, Chile. 4 p.

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Fig. 2. Imgenes satelitales de volcanes estudiados. a) Imagen satelital de volcn Chaco. En blanco se encierran depsitos de avalancha. En Rojo, restos de anfiteatro de avalancha. b) Imagen satelital de Volcn Bolsn. Lnea blanca encierra depsito de avalancha.

Lnea roja indica anfiteatro originado por el colapso del volcn. c) Imagen satelital de Volcn de la Pena. Lneas blancas encierran

depsitos de avalancha. Lneas de color indican anfiteatros (rojo: da origen a 1 y/o 2; azul, da origen a 3; verde, anfiteatro menor

posiblemente de origen glacial). Nmeros indican depsitos de avalancha citados en el texto. d) Imagen Satelital de Complejo Volcnico

Agua Amarga. Lneas blancas encierran distintos depsitos de avalancha. Lneas rojas representan los escarpes asociados. Nmeros

indican depsitos de avalancha citados en texto. e) Imagen satelital de Complejo Volcnico Gemelos o Dos Puntas. Lneas blancas

encierran depsitos de Avalancha. Lnea roja indica anfiteatro de primer colapso. Nmeros corresponden a depsitos citados en el texto.

Se indica, adems, ubicacin del domo generado tras el primer colapso.