Composición geoquímica de fumarolas y aguas burbujeantes de Isla Decepción, Antártida, entre 2022 y 2024

Abstract

Isla Decepción es una caldera volcánica basalto-andesítico activa que emerge en el Mar de la Flota (Estrecho de Bransfield) y forma parte del archipiélago de las Islas Shetland del Sur, Antártida. Dicho volcán se emplaza en un ambiente de cuenca marginal de retroarco vinculada a la subducción de la Placa Phoenix y la Placa Shetland del Sur. El edificio volcánico de Isla Decepción alcanza los 500 m.s.n.m, emergiendo del mar en forma de herradura y delimitando una bahía interna inundada por el mar (Puerto Foster). La isla alberga un sistema magmático-hidrotermal que desarrolla anomalías térmicas y sitios con emisión de gases, principalmente, a lo largo de la costa interior marina (Fig. 1). Este sistema es caracterizado por temperaturas superficiales que oscilan entre 20 y 100 ºC, y por la presencia de gases que indican una signatura hidrotermal (CO2 y H2S). Los últimos eventos eruptivos post-caldera en la isla ocurrieron entre 1967 y 1970, mientras que en 1992, 1999, 2003, 2014 y 2020 fueron registrados eventos sísmicos y/o de deformación con ocasionales variaciones en la composición química en los sitios de emisión (S0 y SO2). Nuestro estudio tiene como objetivo actualizar y ampliar la caracterización geoquímica e isotópica de los fluidos del sistema volcánico de Isla Decepción para recomponer una línea de base históricamente elaborada por Argentina. Entre los meses de enero y marzo de 2022 a 2024, realizamos muestreos de gases en fumarolas y aguas burbujeantes mediante trampa alcalina (NaOH ± Cd(OH)2 ± ZnAc) para determinaciones de composiciones mayoritarias, minoritarias e isotópicas. Asimismo, medimos parámetros de campo (pH, conductividad, temperatura y alcalinidad) en las aguas vinculadas a los sitios hidrotermales costeros. En las emisiones de la bahía Primero de Mayo encontramos proporciones de vapor/gas promediadas en 90%, con contenidos de CO2 y H2S que alcanzan valores máximos de 13% y 0,7%, respectivamente. Esto resulta en relaciones de CO2/H2S entre 40 y 240, con diferencias sistemáticas entre fumarolas de la bahía. Además, detectamos la presencia de H2S en Bahía Balleneros, con relaciones CO2/H2S que varían de 70 a 207. El resto de los sitios son dominados por la emisión de CO2, sin presencia de especies de azufre. En general, las relaciones N2-He-Ar obtenidas en el período 2022-2024 muestran composiciones influenciadas por aire disuelto en agua con eventuales enriquecimientos en N2 relativo a una fuente mantélica. Por su parte, las composiciones isotópicas 13C-CO2 y 3He/4He sugieren una fuente principal magmática profunda y aportes de origen meteórico. Los resultados obtenidos en el período estudiado muestran composiciones mayoritarias y minoritarias de gases con variaciones interanuales que podrían vincularse, a priori, con fluctuaciones del sistema en períodos de estabilidad, es decir, sin actividad sísmica o eruptiva. Por otro lado, en las aguas costeras vinculadas a sitios termales y de emisión de gases, identificamos de manera regular entre 2022 y 2024 procesos simultáneos de acidificación (5,6 < pH < 6,9) e incremento de la alcalinidad (120 - 470 mg/l CaCO3) respecto al agua marina y meteórica sin influencia hidrotermal. Asimismo, durante el verano 2024 relevamos la distribución espacial del pH y la alcalinidad en tres áreas costeras (Bahía Primero de Mayo, Playa Salvador y Bahía Teléfono) delimitando de manera preliminar plumas de acidificación en la superficie marina. Estos últimos resultados son comparables con otras regiones del mundo que presentan sistemas volcánicos activos en interacción con agua marina, y que han sido interpretadas en relación al ingreso de gases en la masa de agua somera (< 200 m de profundidad). Los resultados obtenidos hasta el momento contribuyen a la comprensión del sistema magmático-hidrotermal de Isla Decepción y al desarrollo de una línea de base composicional robusta, que incluya información geoquímica e isotópica de gases y técnicas accesibles y expeditivas de estudio de aguas, aportando en forma significativa a las tareas de vigilancia volcánica.