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ERUPTIVE CHRONLOGY OF TUNGURAHUA VOLCANO (ECUADOR) REVISITED BASED ON NEW…

- - - - General: El arco volcánico andino se origina por la subducción de la placa de Nazca abajo de la placa Sudamericana. Se propone que la subducción de la cordillera de Carnegie ocasiona la gran densidad de volcanes en el Ecuador
        
        Local: Es un estratovolcán andesítico que está en la parte sur del arco volcánico ecuatoriano en la Cordillera Real, y construido sobre un basamento metamórfico del Paleozoico-Mesozoico. Está rodeado por los ríos de Pastaza, Puela y Chambo. Su flanco oriental muestra erosión glacial y rasgaduras fluviales por la precipitación tropical
        
        El volcán Tungurahua se construyó en tres etapas de construcción, a saber, Tungurahua I, II y III, y experimentó dos eventos importantes de colapso del sector.
        El plateau inclinado de la parte norte, del este y del sur pertenence a la fase I del Pleistoceno basado en dataciones de K-Ar. La parte occidental de Tungurahua I fue destruida dejando un anfiteatro que fue rellenado por lavas y depósitos constituyendo Tungurahua II, este fue parcialmente destruido y rellenado por Tungurahua III que contiene depósitos de flujos piroclásticos, capas epiclásticas, y caída de tefra. Muestra una composición basáltica andesítica a dacítica.
        
        Cinco grandes erupciones han ocurrido: AD 1640–1641, 1773–1776, 1886–1888, 1916–1918 y 1999 hasta el presente
- - - - Análisis geoquímico
        
        Reconstrucción numérica de la morfología del pasado
        
        Ratios de productividad magmática y erosión
        
        El volumen erosionado o construido corresponde a la integral de la diferencia entre la superficie mayor y la menor, sobre el área del edificio. La erosión que ocurrió durante la construcción de Tungurahua I y II disminuyó el volumen aparente de magma emitido, por lo que se añadió el volumen erosionado al volumen crudo. Se presentan los valores mínimo y máximo de las tasas de emisión, considerando los valores superior e inferior tanto del volumen como del período de tiempo.
        
        Se usaron reconstrucciones numéricas de paleotopográficas para modelar la morfología del volcán durante sus fases más importantes de construcción, erosión y colapso. Estos datos se extrajeron del 30-m SRTM Digital Elevation Model (DEM). La reconstrucción de Tungurahua I muestra una forma cónica con perfiles de flancos lineares y base elíptica, mientras que Tungurahua II y III tienen forma con perfil cóncavo. Las paleosuperficies se modelan con una resolución de 100 m, utilizando el software ArcGis
        
        Se midieron los contenidos de roca completa de elementos principales y traza de todas las muestras. Los polvos triturados con ágata de las veinticuatro muestras fueron analizados por ICP-AES. Se obtuvieron 72 análisis inéditos de elementos principales y traza de muestras de los tres edificios y bloques de los depósitos de colapso del sector.
      - Preparación de muestras: La matriz es enriquecida en elementos incompatibles como potasio. Se realizó una separación mineralógica bajo observación en lámina delgada. Luego se trituró y tamizaron las muestras a 80–125 µm, 80–160 µm, o 125–250 µm que después se lavaron con 10% de ácido nítrico acuoso y agua desionizada. Se usó bromoformo para aislar la matriz removiendo los minerales máficos pesados. La separación se refinó con un separador magnético, removiendo plagioclasas no magnéticas restantes en la matriz magnética. La densidad de la matriz obtenida es de 2.71.
      - Mediciones de Potasio-Argón: El Potasio se midió con un Agilent 240 Series AA flame absorption spectrometer después de disolver las muestras con ataque químico. El Argón se midió usando un espectrómetro de masas. Los gases extraídos por fusión de la muestra se purificaron con espuma de Ti de alta temperatura y getters SAES. Se utilizó una pipeta de aire que contenía una cantidad conocida de átomos de 40Ar para calibrar el espectrómetro de masas. Las mediciones de K y Ar se efectuaron mínimo dos veces para reducir incertidumbre. Las muestras jóvenes en donde el contenido de Argón cuarenta es menor al 0.1%, calculado por promedio no ponderado.
      - Se aplicó la datación K-Ar con la técnica unspiked de Cassignol-Gillot para volcánicos cuaternarios con bajo radio de Ar. Compatible también para lavas jóvenes con bajo K y alto Ca. La técnica relaciona las diferencias entre los isótopos de Argón, isótopos que se derivan del decaimiento del potasio 40.
- - - - Análisis geoquímico de roca completa
        
        Reconstrucciones geomorfológicas
        
        La morfología del basamento metamórfico sugiere que una cresta norte-sur fue presentada bajo el presente edificio antes de su construcción. A medida que el volcán crecía los ríos Chambo y Pastaza cambiaron su curso en dirección oeste y norte. Tungurahua I era un volcán con cima plana de 4500m, 2km al sureste de la presente cima. Un periodo de calma entre 80 y 35ka favoreció a Tungurahua I hasta que de repente perdió 10 km^3 de depósitos. Luego Tungurahua II rellenó el anfiteatro. Una nueva falla de flanco ocurrió hace 3 ka moviendo alrededor de 3km^3 de depósitos de la parte occidental de la cima. Finalmente la tercera parte del edificio se construyó rápidamente, esta parte se caracteriza por tener el menor volumen de depósitos pero tiene un alto índice de actividad volcánica
        
        Tungurahua II no solo consiste en la secuencia del flujo de lava de la unidad Tiacos, sino que también aflora en los flancos norte y suroeste. La cicatriz de colapso de Tungurahua I se encuentra al oeste de la cicatriz de Tungurahua II, como sugiere la ubicación de las partes altas de las mesetas de Pondoa, Runtún y Ulba.
        
        Elementos principales: La mayoría de las muestras caen en los campos de la andesítica basáltica y andesita. La sílice varía entre 53.3 y 67% y K2O entre 1.3-3.6% por lo que corresponden a una media serie K-calcoalcalina. La disminución de MgO, Fe2O3, Al2O3, CaO y TiO2 sugiere cristalización fraccional de plagioclasa y óxidos de Fe-Ti. Los magmas no se desarrollan lo suficiente como para perder K2O y Na2O mediante la incorporación en cristales y, por lo tanto, el contenido de álcali aumenta a medida que avanza la cristalización fraccionada.
        
        Elementos traza: Los diagramas de araña muestran enriquecimiento de Large-Ion Lithophile Elements (Rb,Ba y K) y empobrecimiento de igh-Field Strength Elements Nb,Ti y Y; típico de magmas de subducción. En general los magmas de Tungurahua I tienen contenidos más altos de elementos raros. En general, todas las muestras son porfiríticas excepto una de la parte superior del plateau de Ulba. Las composiciones de Tungurahua I y II son homogéneas y los altos contenidos de elementos mayores y traza no permiten discriminar estos dos edificios. Sin embargo, una muestra de Tungurahua II tiene empobrecimiento en Nb, Y, e Yb. La muestra de Vizcaya difiere significativamente de las lavas de Tungurahua para la mayoría de elementos mayores y algunos traza.
      - 6 muestras no se consideraron por contaminación, solo 18 se dataron exitosamente, con un contenido de K en la matriz de 1.122%-3.253% y el máximo argón radiogénico alcanzando 13.78%. Así el edificio más antiguo está limitado por 11 edades, fue construido entre 293+-10 ka y 79+-3 ka. La construcción de Tungurahua comenzó hace mínimo 29+-2 ka. En Tungurahua I no se tiene evidencia de actividad entre 27 y 15 ka. Las 5 edades más jóvenes están abajo de 15 ka. Algunas muestras están relacionadas con la actividad de Tungurahua II, mientras que la muestra del flujo de lava de Baños fue emitida en la etapa inicial de la construcción de Tungurahua III, en base a sus relaciones estratigráficas. El flujo de lava de Vizcaya data de 253 ± 5 ka, es contemporáneo con la construcción temprana de Tungurahua
- - - - Ubicación de la cicatriz de colapso del sector ~ 35 ka
        proponen que la parte superior de la primera cicatriz de colapso se ubica en el flanco oriental alrededor de los 3900 m s.n.m., donde las laderas de las mesetas cambian formando el límite inferior de la unidad Tiacos, y ubicado a lo largo de la parte cumbre de la meseta de Patacocha
  - - - Tungurahua II fue construido entre 29 ± 2 y ~ 3 ka. Alrededor de 25 km3 de productos volcánicos llenaron el anfiteatro colapso, con una tasa eruptiva de 0,9 ± 0,2 km3 / ka, similar a las de Tungurahua I
        
        El colapso del flanco occidental de Tungurahua II fue seguido por la rápida construcción de Tungurahua III durante los últimos 3 ka. Este edificio activo constituye el flanco occidental del volcán actual y se está construyendo con una tasa de productividad relativamente alta de 2,5 ± 1,0 km3 / ka.