ASCENSO RÁPIDO DE MAGMAS ALCALINOS ASOCIADOS AL RIFT CRETÁCICO, PROVINCIA DE SALTA, NOROESTE ARGENTINO: CUANTIFICACIÓN A PARTIR DE UN MODELO NUMÉRICO INTEGRADO

MORFULIS, M.; SOLA, A. M.; RETAMOSO, S.; BUSTOS, E.

Puerto Madryn

Congreso; XXI Congreso Geológico Argentino; 2022

XXI Congreso Geológico Argentino

Basanitas que contienen xenolitos del manto y la corteza inferior se asocian a estructuras extensionales del rift Cretácico en el NOA (rift Salta, 62-67°O y 22-27°S; Galliski y Viramonte, 1988; Galliski et al., 1989; Lucassen et al., 2002, 2005). Estas rocas volcánicas conforman diques y sills hipabisales, diatremas y depósitos piroclásticos y volcaniclásticos asociados, como también depósitos efusivos formando coladas de lava de acuerdo al nivel de exposición (Risso, 1990). La naturaleza primaria de las basanitas (#Mg entre 6 y 15,3 wt.%., y Cr-Ni > 400-500 ppm; Morfulis, 2021; Lucassen et al., 2002) y la alta densidad de los xenolitos del manto (ca. 3,3 g/cm3), sugieren un rápido ascenso de estos magmas, condición necesaria para mantener en suspensión los xenolitos y reducir las probabilidades de experimentar diferenciación química. Sin embargo, y a pesar del rol crítico de la velocidad de ascenso en la dinámica y estilo eruptivo, es un parámetro poco estudiado y difícil de cuantificar. En este trabajo determinamos la velocidad mínima de ascenso de las basanitas del rift Salta, con un modelo numérico que integra variables obtenidas directamente (e.g. cristalinidad, ca. 15 % vol.) e indirectamente (i.e. densidad, 2800 kg/m3; viscosidad, ~2,4 y 106 Pa s; temperatura inicial del magma y profundidad de ascenso) en conjunto con las ecuaciones de continuidad, momento y energía. Estas últimas fueron discretizadas por el Método de Volúmenes Finitos, y resueltas mediante el algoritmo SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations; Patankar y Spalding, 1972). La temperatura inicial (ca. 1150 °C) y la profundidad de ascenso del magma (ca. 46 km) fueron calculadas a partir de datos de química mineral y de roca total publicados por Galliski (1989), empleando los termobarómetros ígneos basados en el par clinopiroxeno-líquido (Neave y Putirka, 2017; Putirka, 2008). Todas estas variables se prescribieron en un dominio computacional 2D, simulando el transporte de magma en un dique. Las simulaciones comenzaron empleando la velocidad necesaria para evitar la decantación de los xenolitos mantélicos, con velocidades mínimas de transporte de 59,3 km/día. Esto permitió determinar el ancho mínimo o ancho crítico del dique requerido para evitar la solidificación del magma durante su transporte desde la base del sistema de alimentación (35-46 km) a la superficie, arrojando anchos críticos de 1,75 m. Sin embargo, los anchos medidos en el campo presentan en su mayoría valores menores al crítico (ca. 0,5-0,8 m) y muestran relaciones longitud de rumbo-espesores coherentes con un origen profundo en base a la fórmula propuesta por Becerril et al. (2013), por lo tanto, la velocidad de ascenso podría ser muy superior. Asumiendo que los diques de espesores menores al crítico (< 1,75 m) tienen sus raíces próximas a los 46 km, se aumentó progresivamente la velocidad de ascenso hasta que la advección de calor excedió las pérdidas por conducción a través de la roca de caja. Los resultados indican que diques con anchos de 0,5 y 0,8 m medidos en campo, requieren velocidades entre 221,2 y 134,8 km/día respectivamente, para evitar su solidificación. Este rango de velocidades (59,3-221,2 km/día) implica tiempos de ascenso entre 19 horas y menos de 5 horas desde profundidades de ca. 46 km. Este rápido ascenso concuerda con estudios recientes que demuestran que magmas alcalinos análogos pueden ascender tan rápido como algunos magmas kimberlíticos (e.g. 6 m/s; Demouchy et al., 2006). Estas sorprendentes velocidades de ascenso, son un parámetro que ha sido asociado como desencadenante de erupciones sub-plinianas y plinianas, ya sea a través de mecanismos de desgasificación acoplada (e.g. Sable et al., 2009), o induciendo una rápida cristalización de microlitos que culmina en drásticos cambios reológicos (Arzilli et al., 2019). Los depósitos piroclásticos del volcanismo máfico del Cretácico del NOA, son indicadores de erupciones violentas y altamente explosivas y, pese a que dichos depósitos fueran atribuidos principalmente a hidromagmatismo (Risso, 1990), los resultados preliminares provistos aquí abren nuevos interrogantes para dimensionar la importancia de la velocidad de ascenso y su impacto en los mecanismos eruptivos.