Modelado geofísico de la estructura interna de la caldera silícica La Primavera, Jalisco, México

Abstract

"La Primavera (LP) es una caldera de composición riolítica ubicada en el sector oeste de la Faja Volcánica Trans-Mexicana (FVTM). LP se encuentra cerca del punto triple conformado por los rifts Chapala, Colima y Tepic-Zacoalco. Para lograr un mejor entendimiento de la estructura interna de la caldera y su relación con el rift Tepic-Zacoalco desarrollamos un estudio geofísico utilizando distintas técnicas. El principal objetivo de este estudio es desarrollar un modelo basado en las propiedades físicas de LP, como susceptibilidad magnética, contrastes de densidades y distribución de conductividad eléctrica a profundidad. Con este fin se realizó un análisis semi-cuantitativo para entender la estructura interna de la caldera. Anomalías gravimétricas residuales (22–15 mGal) se atribuyen a su naturaleza silícica, mientras que anomalías de ~125 nT ocurren en las porciones sur y oeste de la LP. El análisis de lineamientos con el algoritmo “Tilt Derivative” sigue una tendencia regional de dirección NW-SE y W-E. Se identificó la presencia de numerosos contactos y diques mediante el modelado de anomalías de Werner, especialmente a lo largo de fallas como Río Caliente, La Gotera, Mesa Nejahuete y la fractura tipo anillo de la caldera. Usando el análisis de la solución de Euler destacan áreas como el domo San Miguel al sur fuera de la caldera, con gran número de respuestas asociadas a cuerpos intrusivos ubicados a profundidades de ≤7.3 km. Algo similar ocurre por debajo del domo El Tajo y volcán Planillas con cuerpos ubicados a profundidades alrededor de los ~-7.8 km. Las inversiones 3D de susceptibilidad magnética y gravimétrica muestran tres posibles cuerpos intrusivos principales por debajo de la estructura de LP ubicados al centro y sur del borde de la caldera. Para determinar la distribución eléctrica a profundidad mediante un modelo de conductividad eléctrica del sistema de LP se analizó la dependencia de la distribución de resistividad y características como permeabilidad, fluidos conductores y temperaturas. Los datos de MT revelan una anomalía conductora (≤ 5Ωm) ubicada aproximadamente a -2000 msnm que a profundidades más someras alcanzando un máximo de -1000 msnm. Esta región se presenta como un horizonte conductor (resistividad de 5 Ωm) causado probablemente por agua meteórica ligado al ascenso de fluidos y quizá ubicación del yacimiento geotérmico. Estos fluidos ascienden por zonas de fallamiento relacionadas al colapso de la caldera y lineamientos propios de la FVTM. El presente estudio identifico el anillo de falla a profundidad, la presencia de cuerpos intrusivos existentes a distintas profundidades dentro y fuera de la caldera (p.e. San Miguel, planillas y Tajo), y la zona de un cuerpo conductor posiblemente asociado a la actividad geotérmico cuyos fluidos ascienden mediante fallas regionales y otras asociadas al colapso de la caldera considerando la LP como un sistema con potencial geotérmico."

"La Primavera (LP) is a rhyolitic caldera located in the western sector of the TransMexican Volcanic Belt (TMVB). LP is located close to the Chapala, Colima and Tepic-Zacoalco triple point junction. To understand the internal structure of the LP and its relationship with the TepicZacoalco rift we carried out a geophysical study using different techniques. The main aim of this study is to develop a model of LP based on the susceptibility, density and conductivity distribution of the rocks at depth. In addition, I performed a semi-quantitative analysis to understand the internal structure of the caldera. Residual anomalies (22-15 mGal) in the caldera are attributed to its silicic nature; meanwhile, ~125 nT anomalies can be noticed on southern and west portions of LP. Analyzed lineaments in the area (Tilt Derivative Algorithm) follow predominant regional NW-SE and W-E trends. Modeled Werner anomalies identified the presence of numerous contacts and dikes, especially along main faults, such as Rio Caliente, La Gotera, Mesa Nejahuete, and the caldera ring fracture. These results were replicated by using a Euler’s solution map observing that the higher parts of possible intrusive bodies and dikes appear at variable depths ≤7.3 km beneath San Miguel dome. The deepest parts of these intrusive bodies occur at around 7.8 km south of Las Planillas and El Tajo domes. I also developed a 3D smooth model of the magnetic susceptibility and gravimetric isosurfaces with three principal bodies beneath the LP structure. The depth and geometry of these bodies were determined, thus providing a preliminary visualization of the main isosurface situated south of the caldera. An electrical conductivity model that use the dependence of resistivity on permeability, the fluid conductivity, and the temperature provided the electrical conductivity distribution at depth of the LP structure. MT data revealed a deep conductivity anomaly (≤ 5Ωm) at circa -2000 masl. At depths between 1 and 2 km, a horizontal conductor appears (resistivity of 5 Ω m) likely caused by ascending geothermal fluids and meteoric water from a deeper zone thorough faults associated with the caldera or the regional tectonic setting. The present study, therefore, reveals the presence of the caldera ring-fault at depth, the occurrence of shallow intrusive bodies inside and outside the caldera (e.g. beneath San Miguel, Planillas and Tajo) at different depths. A shallow conductive anomaly indicates the occurrence of a geothermal reservoir whose fluids ascent through caldera-related and regional faults that still keep LP as a potential geothermal system."