Browsing by Author "Clunes Squella, Matías"

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    Stress and deformation resulting from magma emplacement in Cordilleran crust
    (2023) Clunes Squella, Matías; Browning, John; Cembrano, José; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En regiones que han experimentado procesos relacionados con la formación de montañas, como en la Cordillera de Los Andes, los edificios volcánicos suelen emplazarse sobre una corteza compuesta por capas de roca deformadas e inclinadas cuyo origen es diverso, y, por lo tanto, son mecánicamente heterogéneas. Incluso los mismos edificios volcánicos están formados a menudo por capas de roca inclinadas a distintos ángulos, como las que se encuentran en estratovolcanes o calderas. Sobre esta base, las intrusiones magmáticas (diques, sills e intrusiones laminares inclinadas) y los reservorios de magma que constituyen las raíces de los volcanes activos, se emplazan y propagan a través de una corteza que dista mucho de ser homogénea o isótropa, hipótesis que ha sido ampliamente utilizada para el estudio de campos de esfuerzos volcánicos y de deformación de volcanes. El objetivo de esta tesis es determinar la influencia de las capas heterogéneas de roca de la corteza sobre el campo de esfuerzos y la deformación en superficie inducida por el emplazamiento y propagación del magma en la corteza cordillerana. Para alcanzar este objetivo, se combinaron observaciones de campo de intrusiones magmáticas en capas de roca de la corteza con simulaciones numéricas mediante el Método de los Elementos Finitos y modelamiento análogo utilizando gelatina como análogo de la corteza y agua como análogo del magma. Los resultados muestran que una corteza formada por capas de roca heterogéneas inclinadas puede alterar el campo de esfuerzos inducido por intrusiones magmáticas, lo que influye en la geometría final de la intrusión y en la ubicación de nuevos centros eruptivos. Estas características de la corteza también alteran la magnitud, hasta en 40 veces, y la forma, desplazando hasta 1.4 km los perfiles de deformación en superficie relacionados con los periodos de inyección de magma, respecto de los valores esperados para una corteza homogénea. Este trabajo resalta la necesidad de conocer con precisión la geología de los volcanes para mejorar nuestras interpretaciones durante periodos de actividad volcánica y mejorar los esfuerzos de monitoreo volcánico.
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    Stresses Induced by Magma Chamber Pressurization Altered by Mechanical Layering and Layer Dip
    (2024) Clunes Squella, Matías; Browning, John; Cortez Campaña, Jorge Osvaldo; Cembrano Perasso, José Miguel; Marquardt Roman, Carlos Jorge; Kavanagh, Janine L.; Gudmundsson, Agust
    Understanding the stress distribution around shallow magma chambers is vital for forecasting eruption sites and magma propagation directions. To achieve accurate forecasts, comprehensive insight into the stress field surrounding magma chambers and near the surface is essential. Existing stress models for pressurized magma chambers often assume a homogenous elastic half-space or a heterogeneous crust with varying mechanical properties in horizontal layers. However, as many volcanoes have complex, non-horizontal, and heterogeneous layers, we enhance these assumptions by considering mechanically stratified layers with varying dips. We employed the Finite Element Method (FEM) to create numerical models simulating three chamber geometries: circular, sill-like and prolate. The primary condition was a 10 MPa excess pressure within the magma chamber, generating the stress field. Layers dips by 20-degree increments, with differing elastic moduli, represented by stiffness ratios of the successive layers (EU/EL) ranging from 0.01 to 100. Our findings validate prior research on heterogeneous crustal modeling, showing that high stiffness ratios disrupt stress within layers and induce local stress rotations at mismatched interfaces. Layer dip further influences stress fields, shifting the location of maximum stress concentration over varying distances. This study underscores the significance of accurately understanding mechanical properties, layer dip in volcanoes, and magma chamber geometry. Improving forecasting of future eruption vents in active volcanoes, particularly in the Andes with its deformed, folded, and non-horizontal stratified crust, hinges on this knowledge. By expanding stress models to incorporate complex geological structures, we enhance our ability to forecast eruption sites and magma propagation paths.