Factores y procesos que generan la precipitación inorgánica de carbonatos, maar laguna Timone, campo volcánico Pali Aike, XII región de Magallanes, Chile

Tesis (Geólogo)Proyecto FONDECYT 1161818La Laguna Timone se encuentra en un maar del Pleistoceno Inferior, situado dentro del Campo Volcánico Pali Aike, el cual representa la unidad más austral de las lavas basálticas de la Patagonia extra-andina. Se ubica a unos 40 km al este del frente cordillerano e inmediatamente al norte del Estrecho de Magallanes. Las condiciones climáticas del sector se caracterizan por bajas precipitaciones anuales (244 mm) y una marcada variación en la temperatura entre los meses de invierno (1-2°C) y verano (12-14°C). El maar se caracteriza por contener en su cráter un fluido salino alcalino y una variedad de depósitos de carbonatos en las zonas de inundación de la laguna. El propósito de esta investigación se basa en comprender, mediante análisis petrográficos de rocas adyacentes, mineralogía/composición de sedimentos y análisis fisicoquímico de aguas, los distintos factores y procesos que impulsan la generación de carbonatos en la laguna. Especial énfasis se destinó al estudio de un depósito de caliza ubicado por sobre el nivel de la laguna y de costras calcáreas desarrolladas en superficie de clastos en zona de inundación de ésta. La mineralogía de la caliza oolítica consta de calcita y monohidrocalcita, mientras que la costra calcárea está compuesta de calcita y aragonito. Las fases minerales presentes en las muestras de sedimentos son en su mayoría plagioclasa, feldespato potásico, biotita, anfíbol y olivino, que proviene de las rocas adyacentes y del relleno sedimentario cuaternario no consolidado. El agua de la laguna se caracteriza por ser un fluido salino del tipo clorurado sódico y/o sulfatado de elevado pH (>9.6) que contiene una alta concentración de sólidos disueltos (67000 ppm). Además, todos los elementos mayores analizados como calcio (>90 mg/l), cloruro (>18500 mg/l), magnesio (>410 mg/l), potasio (850 mg/l), sodio (16700 mg/l) y sulfatos (720 mg/l) presentan concentraciones muy por sobre la media para un tipo de agua de origen lacustre. Cabe destacar que tras la evaluación del índice de saturación de las fases minerales en el fluido mediante PHREEQC, se estimó que este se encuentra sobresaturada en calcita, aragonito y dolomita. Se interpreta que las costras de carbonato son en gran parte el resultado de la precipitación inorgánica dentro de la columna de agua suprayacente o dentro de las soluciones de poros en la interfaz sedimento-agua, relacionado fuertemente a la interacción entre ambos. Sin embargo, la presencia del polimorfo metaestable monohidrocalcita en la caliza oolítica no permite descartar la actividad de microorganismos en la formación de ésta. La formación de distintas fases de carbonatos deja en evidencia fluctuaciones en la relación Mg/Ca (actualmente mayor a 3), la temperatura, la presión, la salinidad y el nivel de agua, posiblemente relacionadas con variaciones en la tasa de evaporación y recarga a través del tiempo. Se postula que las concentraciones anómalas de sodio, cloruro y otros elementos serían aportadas por fluidos primarios magmáticos que ascienden a través de estructuras profundas preexistentes, que al interactuar con aguas meteóricas o superficiales generan el tipo de fluido que caracteriza a la laguna (clorurada sódica y/o sulfatada).Laguna Timone is located in a Lower Pleistocene maar, situated within the Pali Aike Volcanic Field, which represents the southernmost unit of the basaltic lavas of extra-andean Patagonia. It is located about 40 km east of mountain front and immediately north of the Strait of Magellan. The climatic conditions of the sector were characterized by low annual rainfall (244 mm) and a marked variation in temperature between the winter months (1-2 °C) and summer (12-14 °C). The maar is characterized for containing in its system an alkaline saline fluid and a variety of carbonates deposits in the flood zones of the lagoon. The purpose of this research is based on understanding, through petrographic analysis of adjacent rocks, mineralogy/composition of sediments and physicochemical water analysis, the different factors and processes that drive the generation of carbonates in the lagoon. Special emphasis was given to the study of a limestone deposit located above the level of the lagoon and of calcareous crusts developed in the surface of clasts in its flood zone. The mineralogy of the oolitic limestone consists of calcite and monohydrocalcite, while the calcareous crust is composed of calcite and aragonite. The mineral phases present in the sediment samples are mostly plagioclase, potassium feldspar, biotite, amphibole and olivine, which comes from adjacent rocks and unconsolidated quaternary sedimentary fill. The water of the lagoon is characterized by being a saline fluid of the sodium chloride and/or sulphated type of high pH (>9.6) that contains a high concentration of dissolved solids (67000 ppm). In addition, all the major elements analyzed as calcium (>90 mg/l), chloride (>18500 mg/l), magnesium (>410 mg/l), potassium (850 mg/l), sodium (16700 mg/l) and sulfates (720 mg/l) have concentrations above the mean for a type of water of lake origin. It should be noted that after the evaluation of the saturation index of the mineral phases in the fluid by PHREEQC, it was estimated that it is oversaturated in calcite, aragonite and dolomite. Carbonate crusts are interpreted as the result of inorganic precipitation within the overlying water column or within the pore solutions at the sediment-water interface, strongly related to the interaction between both. However, the presence of the monohydrocalcite metastable polymorph in the oolitic limestone does not rule out the activity of microorganisms in the formation of this. The formation of different phases of carbonates shows fluctuations in the Mg/Ca ratio (currently greater than three), temperature, pressure, salinity and water level, possibly related to variations in the rate of evaporation and recharge to through time. Anomalous concentrations of sodium, chloride and other elements would be contributed by primary magmatic fluids that ascend through preexisting deep structures, that when interacting with meteoric or superficial waters generate the type of fluid that characterizes the lagoon (sodium chloride and/or sulfated)