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La Pacana

La Pacana es una caldera de la era del Mioceno en la Región de Antofagasta , en el norte de Chile . Forma parte de la Zona Volcánica Central de los Andes y forma parte del complejo volcánico Altiplano-Puna , una importante caldera y campo volcánico de ignimbrita silícica . Este campo volcánico se encuentra en regiones remotas en el punto triple de Zapaleri entre Chile, Bolivia y Argentina .

La Pacana, al igual que otros volcanes regionales, se formó por la subducción de la placa de Nazca debajo de la placa Sudamericana en la fosa de Perú-Chile . La Pacana está situada en un basamento formado por varias formaciones paleozoicas e ignimbritas y volcanes terciarios . Varias fallas importantes atraviesan la región en La Pacana y han influido en su actividad volcánica.

La Pacana es un supervolcán y es responsable de la erupción de la ignimbrita gigante Atana, que alcanza un volumen de 2.500–3.500 kilómetros cúbicos (600–840 mi3) y constituye la quinta erupción explosiva más grande conocida. La ignimbrita Atana entró en erupción hace 3,8 ± 0,1 y 4,2 ± 0,1 millones de años, casi simultáneamente con la mucho más pequeña (volumen de 180 kilómetros cúbicos (43 mi3)) ignimbrita Toconao. La ignimbrita Pujsa fue erupcionada por La Pacana antes de las ignimbritas Atana/Toconao, y las ignimbritas Filo Delgado y Pampa Chamaca/Talabre después.

Geografía y estructura

La Pacana se encuentra en la Región de Antofagasta de Chile , en los Andes [1] justo al norte del Trópico de Capricornio [2] y cerca del Paso de Jama entre Chile y Argentina. [3] La frontera entre Chile y Bolivia cruza el sector norte de la caldera. [4] El área de La Pacana está en gran parte deshabitada; [1] pequeños asentamientos como Socaire , Talabre y Toconao [5] existen cerca del Salar de Atacama , donde los arroyos descienden por las laderas de las montañas hasta el salar . [1] La caldera fue descubierta durante los esfuerzos de mapeo en la región entre 1980 y 1985. [6]

La Pacana es parte de la Zona Volcánica Central , [2] una de las cuatro zonas volcánicas que conforman el Cinturón Volcánico Andino y que están separadas entre sí por brechas sin actividad volcánica en curso. [7] Una serie de estratovolcanes y centros formadores de ignimbrita han estallado en la Zona Volcánica Central desde el Mioceno , [8] de los cuales alrededor de 50 se consideran activos. [9] Además, la Zona Volcánica Central presenta alrededor de 18 campos volcánicos menores. La erupción histórica más grande de los Andes ocurrió en 1600 en Huaynaputina en Perú en la Zona Volcánica Central, y el volcán más activo de la Zona Volcánica Central es Láscar en Chile. [7]

La Pacana tiene un diámetro de 60 por 35 kilómetros (37 mi × 22 mi) con una elongación norte-sur. [10] Esta es una de las calderas más grandes y mejor expuestas del mundo; [11] la caldera más grande conocida es Toba en Sumatra con una longitud máxima de 100 kilómetros (62 mi). [12] La Pacana podría no ser una caldera única; algunas reconstrucciones implican que las partes del norte de la caldera son en realidad una estructura de colapso separada. [13] El piso de la caldera se encuentra a una altura de 4.200-4.500 metros (13.800-14.800 pies), la elevación central y el borde de la caldera son más altos y alcanzan los 5.200 metros (17.100 pies). El borde de la caldera está bien expuesto excepto en los lados norte y oeste, donde el vulcanismo posterior lo ha enterrado. [10] Después de la formación de la caldera, los sedimentos y [14] tobas dentro de la caldera se elevaron [15] sobre un área angular de 350 kilómetros cuadrados (140 millas cuadradas), formando el domo resurgente de 1 kilómetro (0,62 millas) de altura conocido como Cordón La Pacana. [16] Este domo resurgente está cortado por numerosas fallas y presenta un graben poco desarrollado en su cima. [14] Originalmente se creía que el borde de la caldera actual no coincidía con la falla del anillo de la caldera, [10] que en cambio se identificó como coincidente con los márgenes del domo resurgente; sin embargo, investigaciones posteriores indican el margen topográfico actual como el borde de la caldera. [17] La ​​cúpula resurgente está separada del borde de la caldera por un foso de 2 a 10 kilómetros (1,2 a 6,2 millas) de ancho que constituye aproximadamente dos tercios de la superficie total de la caldera, [18] pero está interrumpido en el lado norte de la caldera por la "bisagra" del colapso de la caldera, que asumió la forma de una trampilla. [19] El foso está lleno de sedimentos formados por la erosión y por [20] sedimentos aluviales , evaporíticos y lacustres dejados por los lagos. [16]

El grupo volcánico Guayaques

El colapso de la caldera atravesó centros volcánicos más antiguos, exponiendo los depósitos de pórfido de Ceja Alta y Quilapana . Otros centros volcánicos más antiguos expuestos en las paredes de la caldera son el estratovolcán Cerro Aguas Calientes en la pared oriental y el Cerro Gigantes en la pared occidental. [21] La actividad volcánica se reanudó dentro de la caldera y en el borde del domo resurgente, formando domos de lava entre 4,1 y al menos 1,6 millones de años atrás. [15] Estos centros volcánicos incluyen el cráter Corral de Coquena y los domos de lava de Morro Negro al este, Cerro Bola y Purifican al oeste y Cerros de Guayaques al norte del domo resurgente. Los domos de lava de Arenoso, Chamaca y Chivato Muerto en la pared sur de la caldera se consideraron originalmente como pre-caldera; [21] más tarde estos tres domos fueron identificados como domos post-caldera. [22] Los estratovolcanes dentro de la caldera incluyen los conos asociados con los domos de lava de los Cerros de Guayaques y los volcanes Cerro Incaguasi, Cerros de Pili, Cerros Negros y Huailitas. [21]

Algunas fuentes termales existentes dentro de la caldera pueden indicar que todavía hay un sistema geotérmico asociado con La Pacana, aunque no uno muy importante considerando su baja temperatura (menos de 25 °C (77 °F)). [12] Algunos lagos como la Laguna de Chivato Muerto, la Laguna Trinchera y Ojos del Río Salado, alimentados por manantiales, [12] así como salinas como Salar de Aguas Calientes Norte, Salar de Aguas Calientes Sur, Salar de Pujsa y Salar de Quisquiro se han desarrollado dentro del foso. [23] Los cuerpos de agua en la parte sur de la caldera parecen estar conectados a través de aguas subterráneas , ya que tienen niveles de agua similares. El borde occidental de la caldera en sí impide que el agua subterránea se drene fuera de la caldera. [24] Arroyos como Río de Pili y Río Salado completan la hidrología de la caldera. [12]

Se han realizado observaciones gravimétricas en La Pacana. Una gran anomalía negativa (una anomalía con una masa de corteza menor a la esperada) coincide con la superficie de la caldera de La Pacana y se extiende más allá de sus bordes; puede ser una consecuencia de que la caldera esté rellena con material de baja densidad. Se encuentran anomalías positivas (anomalías con una masa de corteza mayor a la esperada) en las áreas que rodean la caldera y en zonas discretas dentro de ella; las primeras representan el basamento denso y las últimas pueden ser intrusiones asociadas con respiraderos individuales . [13]

Geología

En la Fosa Perú-Chile , la placa de Nazca se subduce debajo de la placa Sudamericana a un ritmo de aproximadamente 7 a 9 centímetros por año (2,8 a 3,5 pulgadas por año), [7] lo que genera actividad volcánica a distancias de 130 a 160 kilómetros (81 a 99 millas) de la fosa. [8]

Las investigaciones indican que la subducción ha estado en curso desde el Jurásico hace 200 millones de años, pero se aceleró hace 26 millones de años. [25] Después de una fase de vulcanismo andesítico que duró desde finales del Terciario hasta el Mioceno , [26] el vulcanismo ignimbrítico a gran escala comenzó hace unos 23 millones de años y todavía está en curso. [27] Comenzó al norte de los 21° de latitud sur con la formación Oxaya de 23-18 millones de años y la formación Altos de Pica de 15-17 millones de años. Más tarde se generaron los grupos San Bartolo y Silapeti, terminando a principios del Pleistoceno . [26] La actividad volcánica en La Pacana es más reciente que en otras partes de la región, y las rocas volcánicas más antiguas que afloran en La Pacana tienen entre 11 y 7,5 millones de años. [8] La actividad ignimbrítica a gran escala continuó hasta hace 2 millones de años. [13]

Regional

Los Andes centrales son el sitio de extensas ignimbritas que erupcionaron desde grandes calderas generalmente ubicadas dentro del Altiplano adyacente , al este del arco volcánico principal . Muchas de estas calderas son parte del complejo volcánico Altiplano-Puna , un gran complejo volcánico que cubre una superficie de 70.000 kilómetros cuadrados (27.000 millas cuadradas) con alrededor de 30.000 kilómetros cúbicos (7.200 millas cúbicas) de ignimbritas. La Pacana es la caldera más grande del complejo volcánico Altiplano-Puna. [11] [15] Las ignimbritas forman una superficie que se encuentra a una elevación promedio de 4.000 metros (13.000 pies). [25] Los estratovolcanes se desarrollaron sobre estas capas de ignimbrita y hoy forman la expresión más clara de la actividad volcánica en la región, [9] con algunos de ellos superando la altura de 6.000 metros (20.000 pies) sobre el nivel del mar. [25] El clima seco de larga duración significa que se pueden reconocer rastros de actividad volcánica durante largos períodos de tiempo. [26]

El complejo volcánico Altiplano-Puna está sustentado por una gran anomalía de velocidad sísmica a una profundidad de 20 kilómetros (12 mi), que puede ser la estructura más grande que consiste en roca casi fundida (10-20%) en la Tierra. [15] Esta zona de fusión parcial se formó por la inyección de magmas máficos en la corteza inferior; un episodio importante de vuelco antes de hace 10,6 millones de años causó anatexis cortical e inició el inicio del vulcanismo ignimbrítico. [28] Los magmas formados dentro de esta zona de fusión ascendieron a la corteza superior y se diferenciaron entre profundidades de 8-4 kilómetros (5,0-2,5 mi) para formar los magmas secundarios formadores de ignimbrita. [29] Actualmente, el margen inferido de esta zona parcialmente fundida coincide bastante bien con una anomalía gravimétrica negativa que se agrupa alrededor del punto tripartito entre Argentina, Bolivia y Chile y con la extensión del complejo volcánico Altiplano-Puna. [30]

Local

El basamento debajo de La Pacana está formado por sedimentos de edad Ordovícico , cuarcitas Devónicas - Pérmicas , la formación mixta Salta también de edad Pérmica y sedimentos de edad Cretácico - Terciaria . [31] En el margen oriental de La Pacana en Argentina, se superponen a un basamento Precámbrico aún más antiguo . [8] Sin embargo, la mayor parte de este basamento original está cubierto por ignimbritas del Mioceno de centros que pueden coincidir con la caldera de La Pacana. [31] Dos de estas ignimbritas más antiguas se conocen como las ignimbritas Pampa Múcar y Antigua Chacaliri. [32]

La Pacana junto con las calderas del Cerro Guacha y el Complejo Purico forman el Complejo La Pacana. Guacha experimentó dos erupciones importantes, de las cuales una ocurrió hace 4,1 millones de años. El complejo Purico comenzó a entrar en erupción hace 1,3 millones de años; es el centro más joven del Complejo La Pacana y las erupciones más recientes ocurrieron durante el Holoceno . [28] Otros centros volcánicos al oeste y suroeste de La Pacana son Acamarachi , Láscar , Colachi y Cordón de Puntas Negras . [5]

Varias fallas atraviesan la región de La Pacana, entre ellas, el Lineamiento Miscanti de dirección norte-sur y los Lineamientos Socompa y Quisiquiro. Estos lineamientos o fallas han influido en el vulcanismo y la geomorfología de la región, con volcanes y chimeneas alineándose a lo largo de estos lineamientos. [8]

Composición

Las ignimbritas de Toconao y Atana están formadas por riolita y dacita - riodacita , respectivamente. Forman una suite calcoalcalina rica en potasio . Ambas contienen piedra pómez , de las cuales se encuentran tres tipos diferentes en la ignimbrita de Atana. Los fenocristales dentro de la ignimbrita están formados principalmente por plagioclasa . [15]

Tanto la ignimbrita de Atana como la de Toconao incluyen minerales como allanita , apatita , biotita , epidota , hornblenda , ilmenita , magnetita , monacita , ortopiroxeno , plagioclasa , cuarzo , sanidina , titanita y circón . No todos estos minerales se encuentran en ambas ignimbritas, y no siempre en la misma fase (cristales o matriz). [15]

En última instancia, los magmas de La Pacana son productos de la fusión del manto que interactúa con varios dominios de la corteza en las profundidades de la misma , dentro de la zona parcialmente fundida que se ha encontrado a profundidades de aproximadamente 20 kilómetros (12 millas) debajo del complejo volcánico Altiplano-Puna. [15]

Varios geotermómetros indican que la ignimbrita de Toconao era más fría que la de Atana; se han estimado temperaturas de 730 a 750 °C (1350 a 1380 °F) y de 750 a 790 °C (1380 a 1450 °F) respectivamente. Si bien se desconoce la profundidad a la que se formó la ignimbrita de Toconao, la de Atana se formó a una profundidad de 7 a 8,5 kilómetros (4,3 a 5,3 millas). Tal profundidad de formación es comparable a las profundidades estimadas para otros sistemas magmáticos como Fish Canyon , Long Valley y Yellowstone . [15]

Clima y biota

Se dispone de registros meteorológicos para el Salar de Aguas Calientes , donde se ha registrado una temperatura promedio de 1 °C (34 °F) y una precipitación promedio de 150 milímetros por año (5,9 pulgadas/año). [33]

En el Altiplano seco existe poca vegetación , sin embargo se encuentran numerosas especies animales como ñandúes , vicuñas y vizcachas . Patos , gansos y flamencos frecuentan cuerpos de agua y salares . [1]

Historial de erupciones

La Pacana ha hecho erupción de dos ignimbritas que difieren en composición y fueron emplazadas una poco después de la otra: la ignimbrita dacítica Atana y la ignimbrita riolítica Toconao. [15] La ignimbrita Atana alguna vez fue considerada parte de la ignimbrita Guaitiquina, que luego se separó, [2] mientras que la ignimbrita Puripicar puede estar correlacionada con la Atana. [14] Además, algunas de las ignimbritas erupcionadas por La Pacana originalmente fueron atribuidas a Cerro Guacha . [11] Ambas ignimbritas se originaron en diferentes partes de la misma cámara de magma y su origen en la caldera de La Pacana se establece por las proporciones isotópicas de las rocas y la distribución geográfica de sus afloramientos. [15] Los depósitos piroclásticos en la Cordillera Oriental de Argentina pueden tener su origen en La Pacana. [34]

Antes de la erupción de las ignimbritas de Toconao y Atana, la actividad temprana generó la ignimbrita Pujsa [8] hace entre 5,8 ± 0,1 y 5,7 ± 0,4 millones de años y algunos estratovolcanes y pórfidos que están cortados por las paredes de la caldera. [21] La ignimbrita Pujsa se asemeja a la ignimbrita Atana y al igual que la ignimbrita Toconao está expuesta principalmente en el lado occidental de la caldera. [8]

La primera gran erupción, que tuvo lugar entre 4 ± 0,9 y 5,3 ± 1,1 millones de años atrás, formó la ignimbrita de Toconao. [ 15] La ignimbrita de Toconao aflora principalmente al oeste de la caldera; [8] solo más tarde se identificaron unidades de Toconao en el lado oriental de La Pacana. [35] Esta ignimbrita tiene un volumen de aproximadamente 180 kilómetros cúbicos (43 millas cúbicas) y está formada por una subunidad inferior no endurecida y una subunidad superior endurecida. Las pómez tubulares están contenidas en la subunidad inferior y en un depósito pliniano de menos de 10 centímetros (3,9 pulgadas) que se emplazó debajo de la ignimbrita de Toconao. [15]

La formación de la caldera coincidió con la erupción de la ignimbrita Atana; la erupción aún estaba en curso cuando el terreno se hundió [10] a una profundidad de 2-3 kilómetros (1.2-1.9 mi) debajo de la superficie anterior en el segmento noroeste de La Pacana. [13] Las fechas obtenidas en la ignimbrita Atana están entre 3.8 ± 0.1 y 4.2 ± 0.1 millones de años atrás, lo que no se distingue claramente de las fechas de la ignimbrita Toconao ya que no hay indicación de que haya ocurrido una pausa entre la erupción de las dos ignimbritas. Esta ignimbrita es considerablemente más grande que la ignimbrita de Toconao, [15] alcanzando un volumen de 2.500–3.500 kilómetros cúbicos (600–840 mi3) [36] y un índice de explosividad volcánica de 8. Esto hace que la erupción de Atana sea la quinta erupción explosiva más grande conocida y La Pacana un supervolcán . [13] La ignimbrita de Atana forma una lámina de flujo que se extiende desde el interior de la caldera hasta el exterior en forma de una estructura de 30–40 metros (98–131 pies) de espesor. [15] Esta lámina de flujo probablemente cubría originalmente una superficie de unos 7.700 kilómetros cuadrados (3.000 millas cuadradas), parte de la cual fue erosionada más tarde. [14] La ignimbrita de Atana está bastante soldada, es rica en cristales y pobre en líticos . Tiene debajo depósitos de piedra pómez y ceniza. [15] La piedra pómez también se encuentra en forma de fragmentos dentro de la ignimbrita, que van desde la riolita blanca hasta la andesita gris. [37] Después de su erupción, se produjo una erosión impulsada por el viento y el agua en la ignimbrita de Atana, que talló valles y yardangs en ella. [4]

Existen algunas diferencias entre las facies de la ignimbrita dentro y fuera de la caldera, así como entre los afloramientos occidentales y orientales. Dichas diferencias se refieren al grado de soldadura de la ignimbrita, la presencia o ausencia de desvitrificación y los patrones de diaclases. [38] De hecho, un segmento de la ignimbrita norte de Atana fue considerado posteriormente como que no formaba parte de la ignimbrita de Atana en absoluto debido a las diferentes facies y petrología. [39] Esta ignimbrita separada fue bautizada como una ignimbrita superior y otra inferior de Tara, posiblemente erupcionadas por la caldera de Cerro Guacha. [40] La ignimbrita de Tara llena parte de la caldera de La Pacana. [41] El volumen total de las ignimbritas de La Pacana propiamente dichas se estima en unos 3.400–3.500 kilómetros cúbicos (820–840 mi3), sobre la base de información gravimétrica sobre el volumen de la caldera y las ignimbritas de relleno. [13]

La teoría más probable para el origen de las ignimbritas de Atana y Toconao es que se formaron por fraccionamiento de cristales dentro de una cámara de magma, donde el magma de Toconao se extrajo del magma dacítico convectivo que estaba en proceso de cristalización. Este magma extraído, rico en volátiles y pobre en cristales, primero entró en erupción como una erupción pliniana . Luego, un evento tectónico, muy probablemente un movimiento a lo largo de una falla que corta la caldera, provocó el surgimiento y la erupción de la ignimbrita de Atana. [15] Se han encontrado dos respiraderos potenciales en los márgenes norte y oeste de la caldera, donde se producen depósitos de brecha dentro de la ignimbrita de Atana. [42] Parte del magma que dio origen a la ignimbrita de Atana entró en erupción después de la ignimbrita; los domos de lava formados después del colapso de la caldera fueron generados por este magma. [15] Esta categoría de vulcanismo postcaldera dependiente incluye Corral de Coquena y Morro Negro; Otros centros volcánicos postcaldera tienen composiciones diferentes y por lo tanto probablemente se formaron a partir de fuentes diferentes al magma de Atana. [43]

Las erupciones de ignimbrita continuaron después de la formación de la caldera. La ignimbrita Filo Delgado se produjo en algún momento durante el Plioceno desde el volcán Huailitas. [21] Su volumen es de aproximadamente 0,1 kilómetros cúbicos (0,024 millas cúbicas). [18] Hace 2,4 ± 0,4 millones de años, la ignimbrita Pampa Chamaca llenó el foso entre el domo resurgente y el borde de la caldera. [21] La ignimbrita Pampa Chamaca o Talabre [29] se produjo en una erupción de un respiradero probablemente enterrado debajo del actual Cordón de Puntas Negras [18] o el Salar de Aguas Calientes [44] y alcanzó un volumen de aproximadamente 0,5 kilómetros cúbicos (0,12 millas cúbicas). [18] La ignimbrita Tara de 3,49 millones de años de la caldera de Cerro Guacha llegó al margen norte de La Pacana. [45]

Referencias

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Fuentes

Lectura adicional