Uranium-thorium activities and disequilibrium in volcanic rocks from the Andes (33-46°S): petrogenetic constraints and environmental consequences

• Daniel Tormey ^[4] ; Paulina Schuller ^[1] ; Ángel Leopoldo López Escobar ^[2] ; Frederick A. Frey ^[3]
  1. [1] Universidad Austral de Chile

     Universidad Austral de Chile

     Valdivia, Chile

     
  2. [2] Universidad de Chile

     Universidad de Chile

     Santiago, Chile

     
  3. [3] Massachusetts Institute of Technology

     Massachusetts Institute of Technology

     City of Cambridge, Estados Unidos

     
  4. [4] Groundwater Technology

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• Localización: Revista geológica de Chile: An international journal on andean geology, ISSN 0716-0208, ISSN-e 0717-618X, Vol. 18, Nº. 2, 1991, págs. 165-175
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    This is a two part study of recent lavas Irom the Southern Volcanic Zone (SVZ) 01 the Andes (33-460S). In the lirst part, radioactive equilibrium between 238U and 230Th was tested by analyzing 9 samples Irom historic eruptions lor 230Th¡'232Th activity ratio and lor U and Th abundances and activities. In the second part, 238U and 232Th activities were determined in 23 volcanic rocks ranging in composition lrom basalt to rhyolite. Based on the 9 samples tested lor radioactive equilibrium between 238U and 230Th, lavas Irom the 33-370S segment of the SVZ, where the continental crust is thick (55-35 km), show 238-U-230Th equilibrium. Lavas from south of 37ºS, where the continental crust is thin (30-35 km), show either 238U-230Th equilibrium or disequilibrium and 238U enrichment. 238U230Th (a direct measure of radioactive disequilibrium determined by the ratio 01238U232Th and 230Th232Th) correlates with the common indicators of subduction zone proeesses 10Be, Rb/Cs and LalYb, suggesting that the source of the 238U enrichment is subducted oceanic crust and sediments. Based on the correlation of disequilibrium with indicators of subducted slab input, the rate of magma ascent from the subduction zone is 0.4 to 1.33 meters/year. This rate is consistent with calculated rates lor magma aseent as diapirs orthrough fractures, but is too rapid lor a significant portion of the ascent path to consist ofeither porous media Ilow or crustal storage. The magmatic souree 01 Andean lavas Irom the volcanic front appears to be experiencing U enrichment through time by metasomatism. 238U specllic activities vary Irom 3 to 42 Bq/kg and 232Th specilic activities vary Irom 3 to 69 Bq/kg in the 23 samples studied. The highest 238U and 232Th concentrations were lound in rhyolites, and in general U is more compatible than Th during magmatic differentiation lrom basalt to rhyolite. These values are within the concentration range of soils in areas of normal natural activity. There may be a major health risk to populations living near volcanoes that erupt silicic compositions resulting Irom inhalation 01 ash or soil particles and suffering exposure to radiation Irom decay of U and Th.

  • English

    El presente es un estudio, en dos partes, de lavas recientes de la Zona Volcánica Sur (ZVS) de los Andes (33-460S). Con el lin de determinar la raz6n de actividad 230Th,232Th y la abundancia y actividad del U y del Th, en la primera parte se estudió, en nueve muestras de erupciones históricas, el equilibrio radiactivo entre el 238U y el 230Th. En la segunda parte se determinaron, en 23 rocas volcánicas cuya composición varía entre basáltica y riolítica, las actividades del 238U y del 232Th. El análisis radiactivo de las nueve primeras muestras permitió observar que las lavas provenientes del segmento 33-37ºS de las ZVS, donde la corteza continental es más gruesa (55-35 km), exhiben un equilibrio entre el 238 U y el 230Th; en cambio, las lavas provenientes de la zona al sur de los 370S, donde la corteza es más delgada (30-35 km), muestran ya sea un equilibrio entre ambos isotopos o un desequilibrio acompañado por un enriquecimiento en 238U. La razón 238U/230Th, que es una medida directa de desequilibrio radiactivo determinada por la relación 238Uf232Th y 230Thf232Th, se correlaciona con indicadores comunes de procesos de subducción, tales como: 10Be, Rb/Cs y La/Yb, sugiriendo que los causantes del enriquecimiento en 238U son la corteza y los sedimentos oceánicos subducidos. Sobre la base de esta correlación, la velocidad de ascenso magmático, desde la fuente, es de 0,4-1 ,33 m/año. Esta velocidad es comparable con las calculadas para el ascenso de magmas en forma de diapiros y a través de fracturas, pero es demasiado elevada en relación con las estimadas para ascensos a través de material poroso y para ascensos que incluyen un almacenamiento prolongado en la corteza continental. La fuente magmática de las lavas del frente volcánico de los Andes del Sur parece haber experimentado, con el tiempo, un enriquecimiento en 238U por metasomatismo. Las actividades específicas del 238U varían entre 3 y 42 Bq/kg Y las del 232Th fluctúan entre 3 y 69 Bq/kg. Estos valores están dentro del intervalo de actividad presentado por suelos de áreas de actividad natural normal. Las mayores concentraciones de 238U y 232Th se encuentran el" las riolitas. En general, el U es más compatible que el Th durante la diferenciación magmática de basalto a riolita. Los volcanes que emiten material rico en Si02 presentan un mayor riesgo para la salud de la población que vive en los alrededores que los de naturaleza basáltica, no sólo por la inhalación de ceniza o partículas de polvo, sino que, también, por la exposición a la radiación causada por el decaimiento radiactivo del U y del Th.