Estudio de las emisiones difusas de dióxido de carbono en los complejos volcánicos Copahue - Caviahue y Planchón - Peteroa

Abstract

Los sistemas volcánicos - hidrotermales revisten gran importancia por constituir recursos naturales y, eventualmente, recursos económicos. Esta tesis tiene como objetivo sumar conocimiento al modelo conceptual de dos complejos volcánicos ubicados en la Cordillera de los Andes. Los dos complejos seleccionados han dado lugar al desarrollo de volcanes activos y de acuíferos hidrotermales que, según estudios previos, constituyen reservorios geotérmicos de alta entalpía. Los sistemas son el Complejo Volcánico Copahue - Caviahue y el Complejo Volcánico Planchón - Peteroa. Se realizó un estudio de la desgasificación difusa de dióxido de carbono en los sitios termales del Complejo Volcánico Copahue - Caviahue y en los sitios termales y en el volcán activo del Complejo Volcánico Planchón - Peteroa. Se tomaron 2.380 mediciones de flujo de CO2 difuso y de temperatura del suelo y se realizó el primer estudio de la composición isotópica del CO2 difuso, emitido a través de los suelos, de toda la región andina.El estudio del CO2 difuso en el Complejo Volcánico Copahue - Caviahue reveló que esta manifestación termal se emite a través de los cinco sitios termales ubicados en territorio argentino, a saber: Anfiteatro, Villa de Copahue, Las Maquinitas I, Las Maquinitas II y Las Máquinas. Estos cinco sitios emiten 180 toneladas por día de CO2 difuso a la atmósfera, a través de un área de ~ 100.000 m2. El área total relevada, un área de ~ 9.000.000 m2, emite 208,5 toneladas por día de CO2 difuso. El CO2 es alimentado por fuentes de diversa naturaleza, tanto profundas, de origen magmático e hidrotermal, como biogénicas, por respiración de raíces y descomposición de materia orgánica. El arribo hacia la superficie de la desgasificación difusa de CO2 es controlado por las estructuras locales. El principal control estructural consiste en un sistema de fallas de rumbo NE - SO, de cinemática normal. Asimismo, los sistemas de falla subordinados de rumbo NO - SE y ENE - OSO constituyen también vías preferenciales para el ascenso del CO2. Por último, los sitios que concentran daño estructural, tales como terminaciones de segmentos de falla o zonas de relevo entre los mismos, conforman el escenario estructural preferencial para el ascenso del CO2 difuso. El estudio del CO2 difuso en el volcán Peteroa y en los sitios termales periféricos del Complejo Volcánico Planchón - Peteroa también reveló la presencia de esta manifestación termal en todos los sitios relevados. El área cratérica del volcán Peteroa, una explanada que contiene cinco cráteres de explosión, emite 6,5 toneladas de CO2 difuso diariamente. El CO2 difuso proviene de una fuente profunda, tanto magmática como hidrotermal. Esta manifestación es liberada a través de fracturas posiblemente generadas a partir de explosiones volcánicas. Los sitios termales periféricos Valle Baños del Azufre y Valle del Peñón emiten 3,7 y 4,7 toneladas de CO2 por día, respectivamente. El CO2 difuso en estos sitios periféricos es alimentado por diversas fuentes: una fuente profunda, magmática - hidrotermal, una fuente biogénica y una fuente atmosférica. Las estructuras de desgasificación difusa de estos sitios no presentan un claro vínculo con la estructura local.

The volcanic - hydrothermal systems are of great importance, as they constitute natural and, eventually, economic resources. This thesis aims to add knowledge to the conceptual model of two volcanic complexes located in the Andean Range. The two selected complexes have led to the development of active volcanoes and hydrothermal aquifers that, according to previous studies, constitute high enthalpy geothermal reservoirs. The selected systems for this study are the Copahue - Caviahue Volcanic Complex and the Planchón - Peteroa Volcanic Complex. A carbon dioxide soil diffuse degassing survey was done in the Copahue - Caviahue and in the Planchón - Peteroa volcanic complexes. 2,380 measurements of diffuse CO2 flux and soil temperature were acquired. Also, the first study of the isotopic composition of soil diffuse CO2 of the entire Andean region was made. The study of diffuse CO2 in the Copahue - Caviahue Volcanic Complex revealed that this thermal manifestation is emitted through the five thermal sites located in Argentine territory, namely: Anfiteatro, Villa de Copahue, Las Maquinitas I, Las Maquinitas II and Las Máquinas. These sites emit 24, 100, 5, 8.3 and 42.7 tons per day of diffuse CO2 into the atmosphere, respectively. The total surveyed area, an area of ~ 9,000,000 m2, emits 208.5 tons per day of diffuse CO2. The emission is fed by diverse sources: a deep source, of magmatic and hydrothermal origin, as well as a biogenic source, by root respiration and decomposition of organic matter. The arrival to the surface of CO2 diffuse degassing is controlled by the local structures. The main structural control consists of a NE - SW fault system with normal kinematics. Likewise, the subordinated failure systems of NO - SE and ENE - OSO are also preferential routes for the up-rise of CO2. Finally, the sites that concentrate structural damage, such as terminations of fault segments or relay zones between them, constitute the preferential structural scenario for the up flow of diffuse CO2. The study of soil diffuse CO2 in the Peteroa volcano and in the peripheral thermal sites of the Planchón - Peteroa Volcanic Complex also revealed the presence of this thermal manifestation in all the surveyed sites. The summit of the Peteroa volcano, an esplanade containing five explosion craters, emits 6.5 tons of diffuse CO2 every day. Diffuse CO2 comes from a deep source, both magmatic and hydrothermal. This manifestation is released through fractures probably generated from volcanic explosions. The peripheral thermal sites of Baños del Azufre and Valle del Peñón emit 3.7 and 4.7 tons of CO2 per day, respectively. The diffuse CO2 at these peripheral sites are fed by various sources: a deep, magmatic - hydrothermal source, a biogenic source and an atmospheric source. Diffuse degassing structures of these sites do not show a clear link with the local structure.