Facies volcánicas del depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya, Andes Centrales

Volcanic facies of the debris avalanche deposit of Tata Sabaya Volcano, Central Andes

¹ Programa de Doctorado en Ciencias, Mención Geología, Universidad Católica del Norte, Avda.Angamos 0610,1280 Antofagasta, Chile. bgn001@alumnos.ucn.cl
² Energía Andina S.A., Darío Urzúa 2165, Providencia, Santiago, Chile. jclavero@energiandina.cl
³ Departamento de Ciencias Geológicas, Universidad Católica del Norte, Av. Angamos 0610, 1280 Antofagasta, Chile. corojas@ucn.cl
⁴ Tehema Consultores. Virginia Subercaseaux 4100, Pirque, Chile. egodoyster@gmail.com

RESUMEN. Las avalanchas de detritos, asociadas a colapsos parciales de edificios volcánicos, son fenómenos comunes en la evolución de un volcán. Este tipo de flujos son por inestabilidades, que pueden deberse a factores tales como la existencia de zonas afectadas por alteración hidrotermal, cambios climáticos, terremotos, intrusión de magmas en zonas superficiales (criptodomos y/o diques) y/o movimiento de fallas bajo el edificio volcánico o cercanas a él. El producto final de estos flujos -denominado depósito de avalancha de detritos (DAD)- presenta morfologías típicas de cerrillos y drenajes cerrados. En los Andes Centrales se han reconocido, al menos, 14 centros volcánicos con depósitos de avalancha asociados, entre los que está el volcán Tata Sabaya (Bolivia). El colapso que ha dado origen a este depósito podría haberse generado por una combinación de actividad sísmica y magmática en el volcán. El depósito asociado al colapso parcial de este volcán se distribuye sobre la parte baja del flanco sur del volcán y sobre la parte noroccidental de la cuenca del salar de Coipasa. Cubre una superficie de más de 230 km² y tiene un volumen estimado de 6±1 km³. Sobre la base de las composiciones litológicas, se ha establecido que el depósito está constituido por 6 tipos distintos de cerrillos, los cuales son: lávicos, piroclásticos, sedimentarios mixtos, brecha piroclástica y andesítico-basálticos. Considerando el tipo predominante de cerrillos y su distribución espacial dentro del depósito, se ha definido 6 facies diferentes (Facies de Bloques Toreva, Facies de Cerrillos Volcánicos, Facies Central, Facies de Cerrillos Sedimentarios, Facies Mixta y Facies de Cerrillos de Brecha Piroclástica). Tomando en cuenta la distribución espacial de estas facies, se propone la estructura del paleovolcán previa a su colapso parcial.

Palabras clave: Avalanchas de detritos, Volcán Tata Sabaya, Cerrillos, Facies volcánicas, Zona Volcánica Central, Andes, Bolivia.

ABSTRACT. Debris avalanches associated with partial sector collapse of volcanic edifices are common phenomena in the evolution of a volcano. These flows are formed by edifice instability, which could be due to several factors such as the presence of hydrother-mally altered areas, climatic changes, earthquakes, shallow magma intrusions (cryptodomes and/or dykes) and/or fault activity beneath or close to the volcano. The final product of this avalanche flow, known as debris avalanche deposit (DAD) shows typical hummocky and closed drainage morphologies. More than 14 volcanic centers of the Central Andes have volcanic DAD's, being Tata Sabaya (Bolivia) one of them. The collapse that has originated the deposit could have been generated by a combination of magmatic and seismic activity in the volcano. The deposit associated to the partial collapse of Tata Sabaya volcano is distributed on its lower southern flank and partially fills the north-western part of the Salar de Coipasa basin. The deposit covers a minimum area of 230 km² and has an estimated minimum volume of 6±1 km³. The deposit is formed by 6 different types of hummocks, according to their compositions: lavic, pyroclastic, sedimentary, mixed, pyroclastic breccia and basaltic-andesitic hummocks. Based on the predominant hummock type and the spatial distribution, the deposit has been divided into 6 different facies (Toreva Block Facies, Volcanic Hummocks Facies, Central Facies, Sedimentary Hummocks Facies, Mixed Facies and Pyroclastic Breccia Hummocks Facies). Taking into account the facies distribution and their characteristics, we infer the pre-collapse structure of the volcano.

1.       Introducción

Las avalanchas de detritos son flujos producidos por el colapso de un sector de un edificio volcánico (Ui, 1983). Entre los factores que pueden originar un colapso se encuentran: los procesos de alteración hidrotermal que debilitan sectores del edificio (e.g., López y Williams, 1993; Reid, 2004), las características del sustrato o basamento que soporta el peso del edificio (e.g., van Wyk de Vries et al., 2001; Wooler et al., 2004), la violencia de la erupción del volcán (e.g., Voight et al., 1981), la reactivación de fallas bajo el edificio volcánico (Tibaldi et al., 2008; Wooller et al., 2009) y los cambios climáticos (Capra, 2006). La inestabilidad y el colapso de edificios volcánicos han sido objeto de gran cantidad de estudios en el mundo, en particular con posterioridad a la erupción del Monte Santa Helena en 1980 (e.g., Voight et al., 1981; Ui, 1983; Siebert, 1984; Francis y Wells, 1988; Ponomareva et al., 2006). El estudio de estos eventos es de gran utilidad para reconocer la estabilidad de edificios volcánicos propensos a colapsar y que se encuentren cercanos a áreas pobladas, de manera de mitigar los posibles efectos que un flujo de estas características pudiese generar (e.g., Capra et al., 2002; Thouret et al., 2005; Catane et al., 2008).

Los depósitos generados por las avalanchas de detritos corresponden a una mezcla, generalmente pobremente seleccionada, de detritos que varían de bloques intactos a otros totalmente brechizados. En esta mezcla predomina el material lítico proveniente del volcán, pudiendo estar presente algún material juvenil, en caso de estar asociado el colapso a un evento eruptivo, y/o material incorporado durante su avance (Siebert, 1984). La morfología típica de un depósito de avalancha de detritos corresponde a una topografía de cerrillos. Esta topografía es distintiva e irregular y está constituida de pequeños montículos que se encuentran separados entre sí por cuencas y depresiones someras. Cordones longitudinales y transversales también forman parte de la morfología de estos depósitos (Ui, 1983; Siebert, 1984). En la parte proximal de estos depósitos, se ha observado grandes bloques rotados (e.g., Wadge et al., 1995; Voight et al., 2002; Ponomareva et al., 2006) similares a los bloques Toreva caracterizados por Reiche (1937). Una particularidad de este tipo de depósitos es que, tanto en el interior de los cerrillos como en el de los bloques Toreva, es posible reconocer la composición del material colapsado y, en ocasiones, las relaciones estratigráficas de los materiales que fueron incorporados en el momento del colapso del volcán (e.g., Malone, 1995; Wadge et al., 1995; Belousov et al., 2001; Clavero et al., 2004; Kervyn et al., 2008).

Los depósitos de avalancha de detritos tienen espesores que varían desde algunos decímetros a centenas de metros, y cubren áreas de varias centenas, e incluso miles de kilómetros cuadrados (Ui, 1983; Francis y Wells, 1988; Capra et al., 2002). Debido a esto, para su estudio es común la utilización de sensores remotos tales como fotografías aéreas, imágenes satelitales Landsat MSS, TM e imágenes satelitales ASTER (e.g., Francis et al., 1985; Francis y Wells, 1988; Godoy, 2008; Kervyn et al., 2008).

Un depósito de avalancha de detritos puede ser considerado como una facies dentro de la evolución de un edificio volcánico (e.g., Karacik, 2006). A la vez, debido a diferencias composicionales y textu-rales, este depósito se puede subdividir en distintas facies, las cuales indican cambios de ambiente y en los procesos de depositación existentes entre un sector y otro. Estas diferencias estarían relacionadas con cambios en las características litológicas y morfológicas de los cerrillos, las que a su vez están relacionadas con diferentes dominios dentro del depósito (sensu Clavero et al., 2002). De esta manera, se pueden caracterizar unidades distintivas (facies) dentro de un depósito de avalancha de detritos, tal como el caso de las facies de bloques y matriz del Monte Santa Helena (Glicken, 1996), las unidades El Cenizal y Monturaqui del volcán Socompa (Wadge et al., 1995) y las facies de cerrillos continuos y aislados del volcán Parinacota (Clavero et al., 2006).

El objetivo del presente trabajo es estudiar la disposición espacial de las diferentes unidades litológicas existentes en el depósito de avalancha del volcán Tata Sabaya e inferir su distribución original en el edificio volcánico y alrededores, previo al colapso. También, se establecerá una relación entre esta distribución y la distribución de los materiales dentro de este depósito. Para esto, se ha hecho una caracterización, composicional y morfológica de los cerrillos presentes en el depósito de avalancha de detritos del volcán, así como también una descripción, sobre la base de su composición y ubicación dentro del depósito, de las distintas facies presentes en él.

2.       Marco Geológico

La Zona Volcánica Central de la Cordillera de los Andes abarca una extensa área comprendida entre los 15°S (sur de Perú) y los 27,5° (norte de Chile y Argentina) (de Silva y Francis, 1991). Corresponde a un arco magmático, paralelo a la fosa Perú-Chile a una distancia entre 250 y 300 km (Wörner et al., 1992; Stern, 2004). El arco presenta elevaciones que alcanzan alrededor de 6.000 m s.n.m., y está desarrollado sobre una corteza continental cuyo espesor varía entre 30 y 75 km (Beck et al., 1996).

FIG. 1. Mapa de ubicación del volcán Tata Sabaya. a) Distribución de los volcanes con depósitos de avalancha de detritos identificados por Francis y Wells (1988). Los números corresponden a: 1. Parinacota; 2. Tata Sabaya; 3. Tittivilla; 4. Caiti; 5. Aucalquincha; 6. Ollagüe; 7. San Pedro; 8. Sairecabur?; 9. Laguna Verde; 10. Socompa; 11. Llullaillaco; 12. Rosado; y 13. Lastarria. b) Localización del volcán Tata Sabaya. c) Distribución del depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya.

El volcán Tata Sabaya es un estratovolcán compuesto, constituido por lavas calcoalcalinas, con alto contenido de potasio (High-K) (de Silva et al., 1993). Tiene una altura, desde su base, de 1700 m, y su cima se encuentra a 5430 m s.n.m. Está localizado en el altiplano de Bolivia (19°18'S; 68°31'W), al norte del salar de Coipasa (Fig. 1), y pertenece a una cadena volcánica de 30 km de longitud, orientada en dirección este-oeste. Esta cadena comienza en el volcán Isluga, en Chile, y termina en el volcán Cerro Sacasani, en Bolivia (de Silva y Francis, 1991). El volcán Tata Sabaya tiene una edad del Mioceno Medio y se encuentra sobre un basamento constituido por ignimbritas cenozoicas, equivalentes a aquellas que constituyen la Formación Altos de Pica, en Chile (de Silva et al., 1993). El edificio volcánico está conformado principalmente por lavas andesíticas a dacíticas y por domos dacíticos. Hacia el flanco norte del volcán se encuentra una serie de bloques graníticos que corresponderían a parte del basamento alzado tectónicamente. Estos bloques tienen edad Proterozoica y se encuentran orientados en dirección NNW (de Silva et al., 1993). Hacia el sur del volcán se han reconocido depósitos de flujo piroclástico y bloques con diaclasamiento prismático, cuyos diámetros alcanzan los 3 m (Clavero et al., 2006).

Distribuida hacia el flanco sur del volcán Tata Sabaya, y sobre el borde noroccidental del salar de Coipasa, se observa un depósito de avalancha de detritos. Deruelle y Brousse (1984), llevando a cabo un estudio preliminar del volcán, indican que el depósito de avalancha de detritos correspondía a un depósito de flujo piroclástico. Tomando en cuenta esto, los autores propusieron un complicado mecanismo de erupción para este volcán. Estudios posteriores describen el depósito observado hacia el sur del volcán, como uno generado por un colapso del edificio volcánico (Francis et al., 1985; Francis y Wells, 1988; de Silva y Francis, 1991). Así, se ha establecido que la evolución del volcán Tata Sabaya ha ocurrido en cuatro etapas (de Silva et al., 1993). La Etapa I corresponde a la generación de un basamento constituido, principalmente, por depósitos consolidados de flujos piroclásticos, piroclásticos de caída y piroclásticos de bloques y cenizas. En este basamento también se encuentran fragmentos de bombas volcánicas. Esta primera etapa de construcción del volcán ha sido denominada Etapa de Escudo Piroclástico. La segunda etapa, denominada Etapa de pre-Colapso, corresponde a la generación de un edificio volcánico, el cual se habría construido sobre el escudo piroclástico. Este edificio habría estado constituido por lavas andesíticas a dacíticas y por domos dacíticos con una altura ligeramente mayor que la del actual volcán (de Silva et al., 1993). La tercera etapa corresponde a la de Etapa de Colapso de Cono, y durante esta se habría generado el depósito de avalancha de detritos distribuyéndose hacia el sur del volcán. La última etapa corresponde al desarrollo del actual edificio volcánico. Esta etapa se denomina Etapa de Sellado pos-Colapso, y comprende la erupción de lavas y domos sobre la caldera de colapso originada durante la etapa anterior (de Silva et al., 1993).

3.       Metodología

Para la caracterización del depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya se ha llevado a cabo la descripción de 85 cerrillos presentes en el depósito. De esta manera, se ha descrito la petrografía de los bloques mayores que están presentes en estos cerrillos. También, se han descrito las características morfológicas de los cerrillos, las que comprenden las inclinaciones (α₁, α₂ y α₃) y longitudes que ellos presentan (Fig. 2), considerando para ello la metodología utilizada por Clavero et al. (2002) en el depósito de avalancha de detritos del volcán Parinacota.

FIG. 2. Representación de los parámetros morfológicos, medidos en terreno, para cerrillos del depósito de avalancha. α1 y α2 representan las inclinaciones para las longitudes en la dirección de alargamiento principal, y α3 para una perpendicular a esta.

Además, para el desarrollo de este trabajo, 28 fotografías aéreas, escala 1:60.000 fueron utilizadas. Estas fotografías fueron ortorrectificadas y a partir de ellas se obtuvo un Modelo de Digital de Terreno (MDT), con una resolución de 16 m, con el fin de estimar el volumen y la distribución areal del depósito. Además, con la ayuda de estas herramientas, ha sido posible determinar la distribución espacial de las facies presentes en este depósito. Una explicación detallada del proceso de ortorrectificación de las fotografías aéreas y de la generación del Modelo Digital de Terreno, así como el cálculo del volumen del depósito, se encuentra en Godoy (2008).

El depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya es considerado uno de los mejor conservados entre los reconocidos en los Andes Centrales (Francis y Wells, 1988). Este depósito tiene, en planta, forma de T invertida, con un eje de simetría de orientación aproximada norte-sur. Este abarca un área de ~230 km² (Fig. 1), con una longitud máxima de 23 km. Tiene un volumen estimado de 6±1 km³, y presenta un coeficiente de avance relativo (H/L) de, aproximadamente, 0,08 (Godoy, 2008). Este coeficiente ha sido relacionado con el coeficiente de fricción (Ui, 1983; Siebert, 1984), y se encuentra dentro de los valores estimados para este tipo de depósito (Ui et al., 2000).

La cicatriz del colapso que ha dado origen a la avalancha se encontraría sellada por lavas emitidas durante la Etapa de Sellado pos-Colapso. Esta se observa en los flancos oriental y occidental del volcán, mira hacia el sur y presenta una abertura de 120° (de Silva et al., 1993). En la parte proximal del depósito existen estructuras similares a las descritas por Reiche (1937) como bloques Toreva, las cuales son similares a las presentes en otros depósitos de este tipo en los Andes Centrales (e.g., Wadge et al., 1995; Clavero et al., 2002).

El depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya presenta costras carbonáticas en la cima de los cerrillos localizados en el flanco noroccidental del salar de Coipasa (Fig. 3). Costras similares han sido encontradas en otros sectores del salar de Coipasa y en los bordes del salar de Uyuni, siendo interpretadas como evidencias de un paleolago que habría ocupado la cuenca que abarcan ambos salares (Sylvestre et al., 1996; Sylvestre et al., 2000). De esta manera, se ha interpretado que la avalancha habría ingresado al salar cuando este aún era un lago (Godoy, 2008). Además, durante el desarrollo de este trabajo se ha obtenido la edad de un depósito de flujo piroclástico posterior al colapso. Para esto se ha utilizado datación C¹⁴ en un fragmento de madera carbonizada encontrada en la base de este depósito (Clavero et al., 2006). La edad obtenida mediante esta técnica para este fragmento de madera ha sido de 6 ka A.P. La edad entregada por la madera carbonizada y las oscilaciones de edades obtenidas para las fases lacustres presentes en la cuenca de Uyuni-Coipasa (Sylvestre et al., 1996; Sylvestre et al., 1999; Sylvestre et al., 2000) sugieren que la avalancha habría ocurrido entre los 6 y 16 ka A.P.

FIG. 3. Fotografías de diferentes cerrillos caracterizados para el depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya. a. Cerrillo lávico; b. Cerrillo piroclástico. En este se puede observar una secuencia piroclástica completa, la cual preserva la secuencia estratigráfica original. Esta secuencia está constituida por un depósito piroclástico del tipo bloques y cenizas (B) en la base y un depósito de flujo piroclástico (F) hacia la parte superior. Intercalado entre ambos se encuentra un depósito de oleada piroclástica (S); c. Cerrillo mixto. Se indican las diferentes unidades que constituyen este tipo de cerrillos, así como también la costra carbonática presente en la parte superior; d. Parte superior de un cerrillo de brecha piroclástica. En este se indica la costra carbonánica que se observa en la parte superior de este tipo de cerrillos.

La ausencia de material con alteración hidrotermal en el depósito y la aridez de la zona en que se encuentra el volcán, hacen poco probable que la alteración hidrotermal y la lluvia hayan sido factores causantes del colapso del volcán. Por otra parte, hay presencia de bloques con diaclasamiento prismático ('Prismatically Jointed Blocks') dentro del depósito, a la vez que existen fallas cercanas al edificio volcánico. Así, una combinación de actividad sísmica e inestabilidad por actividad magmática serían los factores más acordes que habrían gatillado el colapso del volcán.

4.1.       Cerrillos

Los cerrillos son las características más sobresalientes de los depósitos de avalancha de detritos, y se constituyen por fragmentos del volcán que han colapsado y bloques incorporados a la avalancha durante su avance. Según lo expresado por Glicken (1996), existen tres tipos de cerrillos generados por una avalancha de detritos. Estos tipos se definen de acuerdo al contenido de bloques y matriz existente en ellos: los cerrillos A son aquellos constituidos por grandes bloques, no observándose material de tamaño fino (matriz) en ellos; cerrillos B, formados principalmente de matriz, existiendo algunos bloques dispersos en ellos, y cerrillos C, que se encuentran compuestos por bloques que yacen o son rodeados por material fino.

Los cerrillos del depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya se encuentran constituidos por fragmentos de lavas andesíticas a dacíticas de anfíbol; depósitos piroclásticos, de oleada y del tipo bloques y cenizas; bombas volcánicas andesítico-basálticas; depósitos salinos, depósitos lacustres y brechas de flujos piroclásticos de bloques y cenizas de composición dacítica de anfíbol (Clavero et al. , 2006). En algunos cerrillos estos materiales se encuentran basculados, deformados y/o fracturados, encontrándose fallas normales, pliegues y estructuras de inyección (Clavero et al., 2006; Godoy, 2008). En la cima de los cerrillos se observan bloques aislados que pueden llegar a medir un poco más de 10 m de diámetro. Algunos bloques presentan en sus caras marcas de impacto similares a las descritas para otros depósitos de los Andes Centrales (e.g., Clavero et al., 2002, 2005). Además, dentro del depósito, se han encontrado cerrillos amalgamados ('Compound hummocks', sensu Clavero et al., 2002), que comprenden dos o más cerrillos, de la misma composición, depositados uno sobre o al lado del otro, sin que haya una separación clara entre ellos. Los cerrillos muestran una tendencia a disminuir de tamaño, a medida que se alejan del volcán, variando de 800 m a 40 cm de altura. Además, a medida que avanzan hacia las zonas distales, los cerrillos se van separando unos de otros, encontrándose aislados hacia estas zonas. Sobre la base de la composición litológica dominante y las características morfológicas, se han identificado seis tipos de cerrillos en el depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya. Además, considerando el contenido de matriz y bloques, la clasificación de Glicken (1996) ha sido utilizada para los cerrillos presentes en este depósito.

Son cerrillos de grandes extensiones. Presentan longitudes que varían entre 400 y 800 m y alturas de 200 hasta 400 m. Tienen volúmenes de 15x10³ m³ hasta 5x10⁷ m³ y α₁, α₂ y α₃ abruptas que varían de 35 a 60°. Se localizan en la parte proximal del depósito y están constituidos por bloques de composición dacítica de anfíbol y andesítica. Los bloques presentes, que alcanzan longitudes de hasta 5 m de diámetro (Fig. 3 a), no encontrándose una matriz fina o de otra composición en este tipo de cerrillos. De esta manera, este tipo de cerrillos correspondería a cerrillos tipo A de acuerdo a la clasificación de Glicken (1996).

4.1.2.     Cerrillos Piroclásticos

Son cerrillos alargados, con longitudes de 100 hasta 200 m y una altura media de 2,5 m. Presentan α₁, α₂ y α₃ de entre 10 y 25°, y tienen un volumen promedio de 2x10⁴ m³. Se distribuyen en zonas proximales, hacia el sur de los cerrillos lávicos. Los cerrillos piroclásticos se encuentran constituidos por grandes bloques de material piroclástico que no presentan una disrupción de su secuencia estra-tigráfica original. Estos bloques están formados por depósitos de flujo piroclásticos del tipo bloques y cenizas, y de depósitos de flujo piroclástico, ambos de composición dacítica, observándose, además, lentes correspondientes a depósitos de oleadas piroclásticas (Fig. 3b). De esta manera, estos cerrillos se proponen como bloques de material piroclástico y han sido clasificados como cerrillos tipo A (Glicken, 1996).

4.1.3.     Cerrillos Sedimentarios

Este tipo de cerrillos se encuentran hacia los bordes del depósito, y algunos hacia la zona central del mismo. Son cerrillos que llegan a medir 3 m de altura, tienen longitudes inferiores a 100 m y α₁, α₂ y α₃ que van de 1 a 20°. Están constituidos por una matriz correspondiente a materiales de depósitos aluviales, con clastos que varían de tamaño arena fina a arena gruesa. Estos materiales presentan una estratificación paralela a subparalela. Tanto dentro como sobre esta matriz se observan fragmentos de hasta 1 m, de lavas y brechas piroclásticas de composición dacítica de anfíbol. Por otra parte, esta matriz se encuentra intercalada con capas correspondientes a depósitos piroclásticos de caída y/o sedimentos salinos. Corresponden a cerrillos tipo B (Glicken, 1996), y en ellos se observan estructuras de deformación (e.g., diques clásticos y pliegues) que han sido asociadas al movimiento de la avalancha (Godoy, 2008).

4.1.4.     Cerrillos Mixtos

Son cerrillos que se encuentran hacia la zona central del depósito. Son de dimensiones variables, con alturas que van desde los 4 hasta los 60 m, longitudes de entre 10 y 500 m, y α₁, α₂ y α₃ que varían entre 8 y 35°. Están constituidos por a) una unidad sedimentaria, en la base, de características composicionales similares a la de los cerrillos sedimentarios, observándose, además, bombas volcánicas de composición andesítica-basálticas, y b) una unidad volcánica, en la parte superior, formada por fragmentos volcánicos (lavas y piroclastos) con diámetros de hasta 3 m de longitud y composición dacítica de anfíbol (Fig. 3c). Considerando esto, este tipo de cerrillos se describen como cerrillos tipo C, de acuerdo a la clasificación propuesta por Glicken (1996). Por otra parte, el material sedimentario presente en la base de estos cerrillos tiene, en algunos sectores, pliegues y otras estructuras de deformación (Clavero et al., 2006; Godoy, 2008).

4.1.5.     Cerrillos de Brechas Piroclásticas

Estos cerrillos se distribuyen hacia las zonas distales del depósito. Están constituidos por bloques de brechas piroclásticas, de composición dacítica de anfíbol. Estas brechas han sido generadas por depósitos de flujos piroclásticos del tipo bloques y cenizas (Fig. 3d). Morfológicamente son similares a semielipsoides truncados, con una superficie relativamente horizontal en la parte superior. Existen dos tipos de cerrillos de brechas piroclásticas: los primeros, y más comunes, son de gran tamaño, variando desde 10 m hasta un poco más de 40 m de altura, con longitudes que van desde 50 a 200 m, y con α₁, α₂ y α₃ que varían entre 35 y 50°. Los segundos corresponden a cerrillos de α₁, α₂ y α₃ entre 15 y 25°, con longitudes entre 120 y 160 m, y una altura promedio, aproximada, de 2,5 m. Este tipo de cerrillos corresponden a cerrillos tipo A (Glicken, 1996).

Son cerrillos de pequeñas dimensiones: alturas que varían de 0,8 a 4 m, longitudes que alcanzan los 80 m y α₁, α₂ y α₃ que van desde los 20 a los 25°. Corresponden a una matriz constituida por fragmentos de bombas volcánicas de composición andesítico-basáltica. Los fragmentos presentes en esta matriz alcanzan hasta 60 cm de diámetro y se encuentran rodeando bloques de lavas y de brechas piroclásticas, ambos de composición de dacita de anfíbol, cuyos diámetros alcanzan los 120 cm. Debido a esto, este tipo de cerrillos ha sido clasificado como cerrillos tipo C (Glicken, 1996). Por otra parte, estos cerrillos se distribuyen en la zona central y distal del depósito, rodeando a los cerrillos mixtos.

4.2.       Facies

Para la caracterización de facies del depósito de avalancha de detritos del volcán Ollagüe, Clavero et al. (2005) utilizaron una terminología diferente a la definida por Glicken (1996). Glicken (1996) dividide el depósito del Monte Santa Helena en facies de bloques y de matriz, de acuerdo al contenido de material fino (<2 mm ) y consistencia de los bloques presentes en los cerrillos. Por otra parte, Clavero et al. (2002) definen las facies descritas de acuerdo a las características petrográficas de los cerrillos que la constituyen. Para esto, los autores llevaron a cabo un análisis sedimentológico en mayor profundidad, considerando, además, la distribución de los cerrillos dentro del depósito. Siguiendo este modelo, de mayor detalle que aquel definido por Glicken (1996), el depósito de avalancha de detritos del volcán Tata Sabaya se ha agrupado en seis facies (Fig. 4). Estas facies presentan características composicio-nales, representadas por el tipo de cerrillos que las constituyen, y una distribución espacial definida, describiéndose cada una de ellas a continuación. Una caracterización más detallada del depósito ha permitido la identificación de 11 facies distintas, las que han sido utilizadas para establecer la dinámica del movimiento del depósito (Godoy, 2008).

4.2.1.     Facies de Bloques Toreva (FBT)

Esta facies se localiza hacia la porción proximal de la avalancha (Fig. 4). Se encuentra constituida por Bloques Toreva (sensu Reiche, 1937), no observándose cerrillos en ella. Los Bloques Toreva de esta facies son grandes bloques de domos y/o lavas-domo dacíticos. Estos bloques tienen longitudes que van de 800 a casi 1200 m y alturas que alcanzan los 800 m. Esta facies cubre un área de ca. 5,5 km² y tiene un volumen aproximado de 0,2 km³, lo que corresponde a un 2% y un 3,5% del área y volumen total del depósito, respectivamente.

FIG. 4. Distribución de las diferentes facies en las que se ha dividido este depósito. FBT: Facies de Bloques Toreva; FCV: Facies Cerrillos Volcánicos; FC: Facies Central; FCS: Facies Cerrillos Sedimentarios; FM: Facies Mixta; FCBP: Facies Cerrillos de Brecha Piroclástica.

4.2.2.     Facies de Cerrillos Volcánicos (FCV)

Se distribuye en la parte proximal de la avalancha, inmediatamente hacia el sur de la Facies de Bloques Toreva (Fig. 4). Está constituida por cerrillos piroclásticos y lávicos, siendo la única facies donde se observa este tipo de cerrillos. Hacia su sector distal se observan algunos cerrillos sedimentarios. Cubre un área aproximada de 22 km² (~10% del área total del depósito) y se ha estimado para ella un volumen de 3,4 km³. Esto último corresponde el 59% del total del volumen del depósito, por lo que esta facies es la de mayor volumen dentro del mismo.

Está constituida principalmente por cerrillos mixtos y ocasionales cerrillos andesítico-basálticos rodeándolos, observándose hacia sus márgenes algunos cerrillos sedimentarios. Se distribuye en la zona central del depósito, inmediatamente al sur de la Facies de Cerrillos Volcánicos (Fig. 4), ocupando un volumen de ca. 1,2 km³ (21% del total) y un área de ca. 80 km². Así, es la facies con mayor distribución areal dentro del depósito, abarcando un 35% del total de la superficie de este.

4.2.4.     Facies de Cerrillos Sedimentarios (FCS)

Se distribuye hacia el este y el oeste de la Facies Central, en la zona proximal del depósito (Fig. 4). Abarca un área de 14 km² y un volumen estimado de 2x10⁷ m³, lo que corresponde al 6% y al 0,2% del área y volumen total del depósito, respectivamente. Se encuentra constituida por cerrillos sedimentarios, los cuales disminuyen de tamaño a medida que se alejan del volcán.

4.2.5.     Facies Mixta (FM)

Esta facies se distribuye hacia la zona lateral del depósito, al sur de la Facies de Cerrillos Sedimentarios (Fig. 4). Está constituida por cerrillos mixtos, sedimentarios y por brechas piroclásticas, sin que exista un tipo predominante de cerrillos entre ellos. Abarca un área total de ca. 74 km² (32% del área total de depósito) y tiene un volumen estimado de 9 x 10⁸ m³ (16% del total) Se pueden observar algunos cerrillos aislados y deformados hacia la parte distal de esta facies.

4.2.6.     Facies de Cerrillos de Brecha Piroclástica (FCBP)

Corresponde a la facies más distal del depósito (Fig. 4). Está compuesta mayoritariamente por cerrillos de brecha piroclástica, de grandes dimensiones, con algunos cerrillos mixtos hacia su parte central y cerrillos sedimentarios aislados hacia su parte distal. Abarca un área de ca. 34,5 km² (15% del área total) y tiene un volumen aproximado de 10⁷ m³ (0,2% del volumen total).

5.       Discusión. Relación entre las facies y la distribución de los materiales al momento del colapso

Los depósitos de avalancha de detritos volcánicos están constituidos, principalmente, por materiales presentes en el edificio volcánico en el momento de su colapso. La distribución de estos materiales, y la consiguiente distribución de los cerrillos y bloques dentro del mismo, está relacionada con la posición que ocupaban estos en el edificio volcánico en el momento de su colapso (e.g., Voight et al., 1981; Glicken, 1996; Clavero et al., 2002; Voight et al., 2002). Además, estos depósitos pueden presentar fragmentos del sustrato del edificio volcánico y depósitos aluviales, glaciales, fluviales y lacustres que se disponían en los alrededores del edificio volcánico y que se incorporan a la avalancha durante su avance (van Wyk de Vries y Francis, 1997; Ui et al., 2000; Clavero et al., 2002, 2005, 2006; Bernard et al., 2008).

FIG. 5. Esquema de constitución y evolución del volcán Tata Sabaya desde su colapso parcial hasta el actual edificio. La línea segmentada representa el anfiteatro y posterior cicatriz de colapso generada. La flecha indica la dirección de movimiento de la avalancha. a. Volcán precolapso y la distribución de las diferentes unidades litológicas que lo habrían conformado. Este paleoedificio habría estado constituido por una alternancia de secuencia de depósitos piroclásticos y domos de composiciones dacíticas, y lavas de composiciones andesíticas a dacíticas. El basamento del volcán comprendería secuencias piroclásticas (Etapa de Escudo Piroclástico) y sedimentarias lacustres, observándose hacia el norte un basamento intrusivo de composición granítica (ver texto); b. Distribución de unidades litológicas, pertenecientes al volcán y al basamento del mismo, en el depósito generado por la avalancha de detritos; c. Estructura del actual edificio volcánico, el cual se constituiría de manera similar al edificio precolapso.

El edificio volcánico precolapso habría presentado una altura similar a la del actual volcán, estando constituido por domos y flujos de lavas cohesivos de composiciones andesíticas a dacíticas (Fig. 5a). En el momento del colapso, parte de este material se desplazó casi intacto hacia la parte proximal de la avalancha (Fig. 5b), y dio origen a los cerrillos lávicos y a los bloques Toreva del depósito (Fig. 5c). Parte del material del edificio volcánico que continuó en movimiento fue fracturándose durante su avance para disponerse tanto en la parte superior de los cerrillos mixtos y en los cerrillos andesítico-basálticos, como dentro de la matriz de los cerrillos sedimentarios y sobre ella (Fig. 5c). De esta manera, el material correspondiente al antiguo edificio volcánico se distribuye por casi todo el depósito.

Por otra parte, los cerrillos piroclásticos corresponderían a depósitos piroclásticos, similares a los que actualmente se distribuyen hacia el flanco sur del edificio volcánico, y se habrían situados en esta misma posición (Fig. 5a). Este material piroclástico habría sido incorporado en la base de la avalancha durante su movimiento (Fig. 5b), quedando distribuido bajo los cerrillos volcánicos al finalizar este movimiento (Fig. 5c).

Como se ha mencionado anteriormente, la Fa-cies Central constituye la mayor parte del depósito (Fig. 4). Las estructuras presentes en la base y la distribución de los materiales que conforman estos cerrillos, indicarían que estos han sido generados por incorporación de material durante el movimiento de arrastre por el avance de la avalancha (Fig. 5b). De esta manera, la avalancha, compuesta inicialmente solo de bloques derivados tanto del edificio volcánico (lavas y domos) como de depósitos piroclásticos, incorporó en su base material sedimentario. Este material sedimentario correspondería a secuencias aluviales, salinas y lacustres que se habrían localizado hacia los márgenes del volcán (Fig. 5a).

Debido a la ausencia de material del edificio precolapso en los cerrillos de brecha piroclástica y a la posición distal de estos dentro de la avalancha, se propone que los materiales que conforman estos cerrillos se encontraban hacia la parte más lejana del flanco sur del volcán (Fig. 5a). Estos materiales fueron incorporados en el frente de la avalancha durante su avance (Fig. 5b), depositándose hacia las zonas distales de la misma (Fig. 5c). Debido a su rigidez, y a la disminución de su tamaño hacia las zonas distales del depósito, se propone que estos materiales habrían constituido grandes bloques, que se disgregaron a medida que la avalancha avanzó.

Depósitos sedimentarios, principalmente de tipo salinos y lacustres, se habrían localizado hacia el sur del paleovolcán (Fig. 5a), constituyendo parte de la cuenca lacustre que dio origen al salar de Coipasa (Sylvestre et al., 1996; Sylvestre et al., 2000). Estos depósitos sedimentarios fueron parcialmente incorporados a la avalancha, depositándose hacia las zonas distales y marginales de la misma, dando origen a los cerrillos sedimentarios (Fig. 5b).

Por último, los cerrillos andesítico-basálticos corresponderían a material escoriáceo piroclástico proximal de poco volumen. Este se habría encontrado presente en el flanco sur del edificio volcánico, posiblemente asociado a algún centro de emisión lateral (paleocono de piroclastos de flanco) siendo disgregado principalmente en la parte central del depósito.

6.       Conclusiones

de este paleoedificio se encontraría en la actualidad cubierto por lavas y domos generados por la actividad volcánica poscolapso. El paleoedificio habría estado constituido, principalmente, por lavas y domos con composiciones que varían de andesitas a dacitas de anfíbol. Por otra parte, hacia los flancos del volcán se disponían depósitos piroclásticos (consolidados y sin consolidar), aluviales, salinos y lacustres que fueron en parte incorporados por el flujo de avalancha durante su avance.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto Fondecyt No. 1040137 a cargo del Dr. J. Clavero R. Los autores agradecen a los Sres. G. Pocoaca y H. Uribe, geólogos pertenecientes al Servicio Nacional de Geología y Técnico de Minas (SERGEOTECMN), de Bolivia, por su asistencia logística durante la realización de las campañas de terreno. También agradecen a los Sres. J. Lemp (Chile) y M. Paredes (SERGEOTECMIN) por la colaboración prestada durante estas campañas. Finalmente, se agradece a Dr. M. Suárez, Dr. J.M.Espíndola, J.L. Macías por su contribuición en la elaboración de este manuscrito.

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Manuscript received: January 3, 2011; revised/accepted: October 14, 2011; available online: June 19, 2012.