Estratigrafía y evolución del Complejo Volcánico Cerro Blanco, Puna Austral, Argentina

Abstract

El Complejo Volcánico Cerro Blanco se ubica en la provincia de Catamarca en el extremo sur del altiplano Andino y ha sido interpretado como un sistema de calderas anidadas con abundantes depósitos piroclásticos y actividad dómica asociada. Todos sus productos son de composición riolítica/riodacítica y las edades radiométricas disponibles permiten asignarle una edad Pleistoceno Medio-Holoceno. Actualmente tiene asociado un pequeño campo geotermal activo y registra una subsidencia de 0.87 cm/año. A pesar de existir numerosos estudios regionales sobre el volcanismo del extremo sur del altiplano Andino, la estratigrafía de detalle de la mayoría de los centros eruptivos de la región es poco conocida. En este estudio se presenta un nuevo esquema estratigráfico para el Complejo Volcánico Cerro Blanco basado en la utilización combinada de unidades litoestratigráficas junto con el concepto de unidades estratigráficas limitadas por discordancias (Unconformity Bounded Stratigraphic Units) sumados a la aplicación de unidades de actividad volcánica y litosomas. Los resultados obtenidos permitieron reconstruir la evolución del Complejo Volcánico Cerro Blanco en tres épocas eruptivas principales que constituyen un periodo eruptivo: i) Época eruptiva Cortaderas (Pleistoceno Medio), representada por el sintema homónimo y caracterizada por erupciones de tipo explosivo, con un estilo eruptivo con escaso desarrollo vertical de la columna eruptiva (boiling over) y abundante generación de corrientes de densidad piroclásticas (Ignimbritas Barranca Blanca y Carachi). La fuente de estas erupciones se desconoce. ii) Época eruptiva Campo de la Piedra Pómez (Pleistoceno Superior), representada por el sintema homónimo y formada por, al menos, una erupción. Esta erupción fue de tipo explosivo y tuvo dos fases eruptivas principales representadas por los subsintemas UI y UII. El estilo eruptivo fue de rebosamiento (boiling over) con escaso desarrollo de la columna eruptiva y generación de abundantes corrientes de densidad piroclásticas (Ignimbrita Campo de la Piedra Pómez). Se propone un modelo preliminar en el cual la fuente de esta erupción podría estar asociada a la actividad de una depresión volcanotectónica. iii) Época eruptiva Cerro Blanco (Holoceno), representada por el sintema homónimo el cual incluye la actividad pre-, sin- y poscaldera Cerro Blanco (subsintemas CB1, CB2 y CB3 respectivamente). La actividad volcánica precaldera fue de tipo efusivo y está representada en forma indirecta por depósitos de bloques y ceniza. La actividad sincaldera fue de tipo explosivo con un estilo eruptivo pliniano/subpliniano con generación de corrientes de densidad piroclásticas simultáneas, representada por la Ignimbrita Cerro Blanco y depósitos de caída asociados. La actividad poscaldera fue de tipo efusivo/explosivo y está representada por domos poscaldera y por los depósitos de bloques y ceniza, y de caída vulcanianos asociados. Los resultados obtenidos indican que el Complejo Volcánico Cerro Blanco durante los últimos 100 mil años tuvo, al menos, dos erupciones de gran magnitud (Índice de Explosividad Volcánica ≥ 6) y en particular la erupción asociada al colapso de la Caldera Cerro Blanco constituiría uno de los eventos volcánicos holocenos de mayor magnitud en los Andes Centrales. Finalmente se considera que los resultados presentados en esta contribución podrían coadyuvar a la evaluación de la peligrosidad potencial asociada a una reactivación del Complejo Volcánico Cerro Blanco.

Cerro Blanco Volcanic Complex is located in Catamarca Province in the southern limit of Andean plateau. It corresponds to a system of nested calderas, with associated domes and pyroclastic deposits. All erupted products are rhyolitic/rhyodacitic in composition and constitute the youngest (Middle Pleistocene-Holocene) collapse calderas system in the Southern Central Andes based on the available radiometric ages. The Cerro Blanco Volcanic Complex hosts an active, small geothermal field and is subsiding with an average velocity of 0.87 cm/year. Despite the existence of numerous studies on regional volcanism of the southern edge of the Andean plateau, the stratigraphy of most of eruptive centers in the region is poorly understood. This study presents a new stratigraphic scheme for the Cerro Blanco Volcanic Complex using a combination of lithostratigraphic units and Unconformity Bounded Stratigraphic Units, plus the application of volcanic activity units and lithosome concept. The results allowed to reconstruct the Cerro Blanco Volcanic Complex evolution in three main eruptive epochs that constitute an eruptive period: i) the Cortaderas eruptive epoch (Middle Pleistocene) is represented by the homonymous synthem and characterized by explosive boiling over eruptions with the generation of huge volumes of pyroclastic density currents (Barranca Blanca and Carachi ignimbrites). The source of these eruptions remains unknown. ii) The Campo de la Piedra Pómez eruptive epoch (Upper Pleistocene), represented by the homonymous synthem and formed by at least one boiling over, explosive eruption. This eruption had two main eruptive phases represented by synthems UI and UII and was characterized by the generation of huge volumes of pyroclastic density currents (Ignimbrita Campo de la Piedra Pómez). A preliminary model is proposed in which the Campo de la Piedra Pómez eruptive epoch is associated with a volcano-tectonic depression. iii) The Cerro Blanco eruptive epoch (Holocene), represented by the homonymous synthem which includes the pre-, syn- and post-Cerro Blanco Caldera collapse (subsynthems CB1, CB2 and CB3 respectively). The pre-caldera activity was effusive and is indirectly represented by block and ash flow deposits. The syn-caldera activity was explosive with a plinian/subplinian eruptive style with simultaneous pyroclastic density currents generation, represented by Cerro Blanco Ignimbrite and associated pyroclastic fall deposits. The post-caldera activity was effusive/explosive and is represented by post-caldera domes and associated block and ash and vulcanian fall deposits. The results indicate that over the past 100000 years the Cerro Blanco Volcanic Complex had at least two large-scale eruptions (Volcanic Explosivity Index ≥ 6). Particularly, the caldera-forming Cerro Blanco eruption constitutes one of the greatest Holocene volcanic events in the Central Andes. Finally, the results presented in this study could contribute to the evaluation of the potential hazard associated with a possible renewal of explosive activity at Cerro Blanco Volcanic Complex.