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Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 1 Tema 3: ROCAS IGNEAS Introducción a los tres grandes grupos de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Magma: definición, composición, temperatura. Nociones sobre orden de cristalización; diferenciación magmática y etapas de consolidación. Estructuras magmáticas (modo de yacer de las rocas). Principales texturas de las rocas ígneas. Clasificación macroscópica simple de las rocas ígneas. Vulcanismo. Estructuras volcánicas. Tipo de erupciones volcánicas. Productos volcánicos y postvolcánicos. Distribución geográfica de los volcanes. Actividad Ígnea y tectónica de placas. Vulcanismo en el territorio argentino. INTRODUCCIÓN A LOS TRES GRANDES GRUPOS DE ROCAS Las rocas son los materiales terrestres constituidos por la agregación de uno o más minerales, a partir de procesos que se verifican tanto en el interior como en la superficie del planeta. Ellas representan el principal elemento de estudio del geólogo, a partir de las cuales extrae un sin número de conclusiones y datos sobre la historia de la Tierra. Existen tres grandes grupos de rocas, que difieren en la naturaleza de su formación: ROCAS IGNEAS ROCAS SEDIMENTARIAS ROCAS METAMÓRFICAS Las rocas ígneas son rocas primarias ya que se forman a partir de la cristalización de una masa fundida denominada magma, por el contrario, las rocas sedimentarias y metamórficas son rocas secundarias ya que se forman a partir de procesos que afectan rocas preexistentes. En el caso de las rocas sedimentarias son procesos que ocurren en el exterior de la corteza (procesos exógenos) y las metamórficas por procesos que se originan en el interior de la corteza (procesos endógenos). Los tres grupos están relacionados entre sí por el denominado Ciclo de las Rocas que estudiaremos más adelante. MAGMA Toda masa fundida alojada en el interior de la corteza terrestre recibe el nombre de magma. Este material se encuentra en un recinto, que se denomina cámara magmática. Las rocas procedentes de la solidificación de esta masa fundida son rocas primarias que reciben nombre de magmáticas o ígneas. Se encuentran distribuidas dentro de la corteza terrestre en más de un 80%. La idea del origen magmático de las rocas ígneas nació de la observación de los materiales fundidos que surgen en las erupciones volcánicas con el nombre de lavas. El magma está formado por distintas fases: Fase Líquida: principalmente son silicatos fundidos y en menor proporción óxidos y sulfuros Fase sólida: restos sin fundir y cristales que se van formando en suspensión (olivinos, plagioclasas, piroxenos) Fase gaseosa: componentes huidizos o volátiles que alcanzan hasta un 10%, formados principalmente por vapor de agua, ácido clorhídrico, metano, dióxido de carbono, fluoruro de hidrógeno, dióxido de azufre, etc. Estos componentes Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 2 tienen gran importancia pues con su abundante presencia disminuyen la viscosidad, descienden el punto de fusión y sirven para reunir y transportar minerales. Todos estos compuestos forman una mezcla homogénea, debido a las condiciones de alta temperatura y presión existentes en el interior de la Tierra. El magma es observado en volcanes, en los cuales, aún en la actualidad, se producen erupciones que permiten poner a la vista el magma bajo la forma de lava. La mayor parte de los magmas se originan cuando se funde roca esencialmente sólida, localizadas en la corteza y el manto superior. La forma más obvia para generar magma a partir de roca sólida consiste en elevar la temperatura por encima del punto de fusión de los minerales que integran la roca. En la corteza, la temperatura aumenta con la profundidad (gradiente geotérmico), haciendo que la temperatura a 100 kilómetros de profundidad oscile entre 1200° a 1400o C. A estas temperaturas, las rocas de la corteza inferior y del manto superior están próximas a su punto de fusión. La temperatura a la cual fundirán los silicatos para constituir el magma depende de varios factores. Cada especie mineral tiene su propio punto de fusión para un ambiente dado, por ejemplo, en superficie el olivino funde a una temperatura que oscila entre 1600° y 1800°C, mientras que las plagioclasas lo hacen entre 1200° a 1400°C. En profundidad, el aumento de la presión confinante provoca un incremento en la temperatura de fusión de los minerales. La presencia de agua tiene, por el contrario, el efecto de reducir la temperatura de fusión de los minerales; en el caso de las plagioclasas, en lugar de fundir entre 1200° y 1400°C, en presencia de agua lo hacen entre 700° y 1000°C. De manera que, para que se produzca la fusión de los minerales no solo la temperatura es importante sino también la presión y la presencia de volátiles. La composición inicial de un magma tiene directa relación con el sitio donde se genere, pudiendo tener un quimismo particular si es formado a expensas de la fusión de las rocas del manto superior, de la corteza inferior basáltica o de la superior granítica. Clasificación de los magmas De acuerdo con el porcentaje de sílice contenido en el magma, los magmas pueden ser clasificados de la siguiente manera: Magmas silíceos: llamados también ácidos o félsicos. Se caracterizan por tener más del 65% de sílice y la asociación de minerales presente es la siguiente: hay un predominio de feldespatos alcalinos y de cuarzo, mientras los minerales ferromagnesianos aparecen subordinados. Esto es, predomina cuarzo, ortosa, plagioclasa y moscovita. Se obtiene de esta manera, a partir de este magma, una roca de colores claros y de bajo peso específico, alrededor de 2,6 – 2,7 Magmas intermedios: Contienen entre 55 y 64% de sílice, el cuarzo disminuye y se presentan feldespatos alcalinos y plagioclasas, con o sin minerales ferromagnesianos. Magmas máficos: denominados también básicos, poseen un contenido de sílice que oscila del 55 al 40%. En estos magmas se forman minerales ferromagnesianos en forma dominante, como por ejemplo piroxenos, anfíboles, Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 3 biotita y olivino. El cuarzo se encuentra ausente, dominan las plagioclasas de tipo cálcico. En definitiva, este magma da lugar a rocas con escasas cantidades de sílice y álcalis, pero con minerales donde predomina el hierro, calcio y magnesio y, por consiguiente, elevado peso específico, alrededor de 3,1 Magmas ultramáficos: Denominados también ultrabásicos; poseen menos del 40% de sílice. Estos magmas dan lugar a rocas donde el cuarzo se encuentra ausente y sólo dominan los componentes ferromagnesianos, que originan minerales como el olivino, augita, hornblenda, biotita, con feldespatos y feldespatoides. Todas estas rocas pueden reconocerse a simple vista por su composición, pues lógicamente una roca silícea tendrá tendencia a colores claros y, en cambio, una roca máfica tendrá predominancia de colores oscuros. En la práctica vamos a hablar de DOS TIPOS DE MAGMAS: o Magmas Silíceos (también llamados Graníticos, Ácidos, o Félsicos): Ricos en sílice Elevada viscosidad Gran contenido de volátiles Temperaturas bajas (< 900o C) Generan rocas compuestas principalmente por Cuarzo, Feldespato Potásico y Micas Provendrían de la fusión de rocas de la corteza continental. o Magmas Máficos (también llamados Basálticos o Básicos): Deficitarios en Sílice Tienen baja viscosidad Poco contenido de volátiles Temperaturas elevadas (1000° y 1200°C) Generan rocas compuestas principalmente por Olivino y Plagioclasas Cálcicas Provendrían de la fusión de rocas de la corteza inferior o el manto superior CRISTALIZACIÓN MAGMÁTICA La cristalización es el proceso de cambio de una fase líquida a sólida. En el caso de la masa fundida de silicatos o magma, este proceso se efectúa bajo una amplia gama de temperaturas y presiones. En su ascenso hacia los niveles superiores de la corteza, el magma experimenta un enfriamiento paulatino; a medida que esto ocurre comienzan a formarse los minerales de mayor grado de cristalización, es decir, los que tienen un punto de fusión más alto. De esta manera, en una primera etapa de cristalización se separan una Fase Sólida (cristales) y una Fase líquida (Silicatos fundidos). En este punto del proceso pueden darse dos alternativas: 1. Que la fase líquida residual reaccione con los minerales ya formados para dar lugar a nuevos minerales. Esto se hace a través de una serie de reacciones denominada SERIE DE REACCIÓN DE BOWEN. 2. Que la masa sólida de cristales se separe de la fase líquida por algún proceso físico o gravitacional para dar lugar a un determinado tipo de rocas. A este mecanismo se lo denomina CRISTALIZACION FRACCIONADA. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 4 1. Serie de Reacción de Bowen Según este proceso de cristalización, a medida que el magma va cristalizando, la fase líquida residual reacciona con los minerales ya formados para dar lugar a nuevos minerales. Esto se hace a través de una serie de reacciones denominada SERIE DE REACCIÓN DE BOWEN. La misma presenta dos secuencias de cristalización o ramas, denominada CONTINUA y otra DISCONTINUA. o En la serie de cristalización continua el mineral primeramente formado cambia gradualmente de composición, sin modificar su estructura cristalina. Esto lo hace sustituyendo iones de su propia estructura por otros iones presentes en el magma. Sucede así con las Plagioclasas, donde el ion calcio (Ca) es paulatinamente reemplazado por el ion sodio (Na), sin que haya una modificación de la estructura mineral. o En la serie de cristalización discontinua, los nuevos minerales formados a expensas de los preexistentes son química y estructuralmente diferentes a los de la primera generación. Según esta serie, a medida que un magma se enfría, lo primero que cristaliza es el Olivino; una vez formado, reaccionará químicamente con el líquido residual dando origen a una nueva especie mineral denominada Piroxeno. Obviamente la temperatura de cristalización de los piroxenos es menor que la del olivino. Conforme el cuerpo magmático se enfría más, los cristales de piroxeno reaccionarán a su vez con el fundido para generar anfíboles. Esta reacción continuará hasta que se forme el último mineral de la serie discontinua que es la biotita. Durante la última etapa de la cristalización, después de que se haya solidificado gran parte del magma, se forma el feldespato potásico y la moscovita. Por último, si el magma remanente tiene exceso de sílice, se formará el cuarzo. 2. Cristalización Fraccionada Es cuando, durante el proceso de cristalización, la masa sólida de cristales se separa de la fase líquida por algún proceso físico o gravitacional para dar lugar a un determinado tipo de rocas. La fase líquida no reacciona aquí con los cristales ya formados y evoluciona posteriormente siguiendo un camino diferente, puesto que ha quedado empobrecida de los elementos que Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 5 ahora son parte de los cristales. A este mecanismo se lo denomina CRISTALIZACION FRACCIONADA. Los principios de cristalización magmática así enunciados explicarían la posible formación de rocas cada vez más ricas en sílice a partir de un magma inicial básico. Ambos mecanismos descriptos como Series de Reacción de Bowen y Cristalización Fraccionada forman parte de un proceso mayor denominado DIFERENCIACIÓN MAGMATICA, a partir de del cual un magma original (o primario), se va separando en fracciones de composición particular y diferente a la del magma primario, lo que forma rocas con mineralogía distinta. Clasificación de rocas ígneas según su lugar de formación Intrusivas o plutónicas: bajo esta denominación se agrupan todas las rocas granudas, consolidadas en profundidad, con textura granular, también llamada holocristalina, pues los granos o cristales de los minerales son gruesos y visibles a simple vista. Son equigranulares, es decir, de tamaños muy similares y los granos se encuentran en contacto unos con otros, reflejando todo el conjunto, un solo tiempo de cristalización. Previo al enfriamiento total de estas rocas, existen volátiles que le permiten un enfriamiento lento. Efusivas o volcánicas: denominadas también extrusivas. Se trata de rocas que se han formado en base al magma que ha alcanzado la superficie en condición fundida total o parcialmente. Estas rocas se presentan en formas de mantos o coladas recubriendo grandes extensiones de la corteza. Filonianas: esta categoría comprende aquellas rocas que se han formado por enfriamiento del magma y van rellenado grietas, tomando así un aspecto de dique o filón. De longitud y potencia muy variable, estos diques filones no son geológicamente independientes, sino que están relacionados en forma íntima con las masas plutónicas o volcánicas. Piroclásticas: estas rocas están constituidas por partículas parcialmente fundidas, que son lanzadas fuera de las chimeneas volcánicas y enfriadas en contacto con la atmósfera. Los depósitos piroclásticos ya consolidados, se denominan tobas. ESTRUCTURAS MAGMÁTICAS (Formas de yacer) Batolito Se denomina así a una masa rocosa profunda formada por rocas cristalinas que en estado líquido (magma) alcanzó, la zona más elevada de la corteza y fue enfriándose lentamente en profundidad, originando una composición homogénea donde los minerales son reconocibles a simple vista. Los batolitos son discordantes, es decir, aparecen interrumpiendo la continuidad de los sedimentos y, además, su calor inicial provoca transformaciones en las rocas vecinas, originando así procesos de metamorfismo. Los batolitos se encuentran asociados siempre con cordilleras y se extienden paralelamente a sus ejes. Los batolitos se han formado después del plegamiento de la montaña. Generalmente están compuestos por granitos o granodioritas. Quedan expuestos a la vista por influencia de procesos tectónicos o por erosión. Lacolito Constituye un lente magmático que separa capas en la parte superior de la corteza y se sitúa en forma concordante, es decir paralela a las estructuras existentes, pues llega al lugar en estado Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 6 fluido y siempre de menor importancia y tamaño que el batolito que le da origen. Por medio de un conducto está vinculado a las zonas internas. Stock Esta denominación supone un cuerpo batolítico de pequeño tamaño y forma cónica, que también se insinúa irrumpiendo en forma discordante. Está limitado a cuerpos inferiores a 100 km2. Dique o filón Consiste en masas tabulares que tienen espesores desde unos pocos centímetros hasta kilómetros. Su extensión, como el gran dique de Rhodesia, alcanza a 500 km de largo por 3 a 12 km de ancho, aunque este tamaño es excepcional. Esta estructura es siempre discordante, es decir, corta ala estratificación; normalmente se habla de dique cuando se refiere a constitución rocosa y filón cuando se refiere a yacimientos minerales. Filón‐ capa o manto Es una forma intrusiva que se ha introducido en rocas preexistentes y resulta siempre más joven que las rocas que lo rodean. Los mantos varían en tamaño desde láminas de 2 o 3 cm de espesor hasta masas tabulares de 100 o más metros de potencia. Es siempre concordante con la estratificación. Necks: Se trata de filones columnares discordantes que no son otra cosa que el relicto de antiguas chimeneas volcánicas. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 7 TEXTURAS DE ROCAS IGNEAS La textura, término derivado del latín que significa entretejer o trenzar, es una característica física de todas las rocas. Se lo define como la forma, tamaño y manera de arreglo de los componentes minerales en la roca. Está determinada por la rapidez del enfriamiento, la presión, la presencia de componentes huidizos o volátiles y finalmente por la cantidad de material existente o concentración. A continuación, se describen las principales texturas: Textura Pegmatítica: Se caracteriza por la presencia de individuos de grandes dimensiones, que pueden alcanzar, excepcionalmente, los 3 metros. Está vinculada a las últimas etapas de cristalización del magma, en presencia de gran cantidad de componentes huidizos o volátiles que son los que le permiten alcanzar el tamaño tan grande de los minerales. Textura Aplítica: En contraposición con la textura pegmatítica, la presencia de volátiles casi desaparece lo que determina una baja tasa de crecimiento, el tamaño de los cristales es pequeño. Tiene un aspecto de grano fino tipo “sacaroide”. Textura Granuda: Si el magma se enfrió a una velocidad relativamente lenta habrá tenido suficiente tiempo de formar granos que a simple vista se pueden observar. Las rocas son visiblemente granudas, con minerales reconocibles y aproximadamente de igual tamaño. Esta textura también recibe el nombre de holocristalina y a las rocas se las suele denominar rocas de grano grueso, mediano o fino. Textura Porfírica: Un magma puede enfriarse a velocidades variables, lentamente al principio y con mayor rapidez después. Puede comenzar a enfriarse bajo condiciones que permitan la formación de granos minerales grandes en las primeras etapas y, a continuación, puede pasar un nuevo medio donde el enfriamiento más rápido encierra los granos grandes en una pasta de grano más fino. En este caso, los minerales grandes se llaman fenocristales. En casos raros, el magma puede ser expelido a la superficie una vez formados los minerales grandes. En este caso el enfriamiento final es tan rápido que los fenocristales pueden llegar a quedar incluidos en una pasta vítrea. Comúnmente, los fenocristales se hallan incluidos en una pasta microcristalina o no observables a simple vista (criptol. Esta textura y las que siguen a continuación son típicas las rocas volcánicas. Textura Densa: Se caracteriza porque todos los minerales se presentan como criptocristalinos, es decir, no son reconocibles a simple vista. Se obtiene de esta manera, una roca con pasta, más homogénea en la que sobresalen, de vez en cuando algunos pequeños minerales. Afanítica: Este término se aplica a las rocas cuyo tamaño de grano es tan pequeño que sus componentes no pueden reconocerse a simple vista y donde partes aisladas de pasta aparecen al estado vítreo: Se trata de rocas con un enfriamiento tan rápido que da lugar a esa denominación parecida al vidrio. El aspecto es de pronunciada uniformidad, la roca tiene brillo vítreo y se caracteriza por su fractura concoidal, con colores grises oscuros a negros. Ejemplo la obsidiana. Porosa: Se refiere a lavas vítreas que presentan poros. La roca es esponjosa o vesicular y estaba originalmente constituida por magma muy cargado de burbujas de gas que al eliminarse han formado los poros. Piroclástica: Formada por la consolidación de fragmentos de rocas individuales que son expulsadas durante las efusiones volcánicas. Pueden ser cenizas, gotas fundidas o bloques angulares arrancados de las chimeneas volcánicas. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 8 CLASIFICACION DE ROCAS IGNEAS EN LA PRÁCTICA: Para la clasificación de las rocas ígneas se conocen varios sistemas. Todos ellos son artificiales en un detalle o en otro y todos se basan en ciertas características que, por lo general, es preciso dilucidar con el microscopio de polarización. Para nuestros propósitos haremos hincapié en la textura y composición. Esta clasificación es adecuada para un estudio general, pues permite el reconocimiento en el campo y gabinete de las principales rocas Ígneas. Según su composición, las rocas son clasificadas en silíceas, intermedias, máficas y ultramáficas. En base a ello, irá variando la composición mineralógica esencial para cada tipo da roca. El color de la roca da indicio de esta composición mineralógica. Las rocas de colores claros (blanquecinos, gris claro, rosadas, rojizas, etc.) señalan una composición félsica entre las cuales podemos encontrar a los Granitos, Riolitas, Traquitas, Granodioritas. Las de colores grises conforman las rocas de composición intermedias y ocupan la parte central del cuadro de clasificación: Diorita, Andesita, etc. Finalmente, las oscuras y negras, de composición máfica (básicas y ultrabásicas), están situadas sobre el costado derecho: Basalto y Gabros. En esta clasificación no se separa las rocas volcánicas de las plutónica, por el contrario, a cada roca plutónica le corresponde una de igual composición, pero de carácter volcánico. Ejemplo Granito y Riolita. Una vez reconocidas por el color los pasos son los siguientes: 1. Reconocer la abundancia relativa entre los feldespatos potásicos y las plagioclasas, esto permitirá definir si la muestra corresponde a Granitos y Riolitas, separadas del resto de las rocas. 2. Reconocer la presencia de cuarzo. El solo hecho de visualizar un cristal de cuarzo, sitúa a la roca en la familia de las ácidas (félsicas o silíceas) estás son los Granitos, Granodiorita, Riolitas y Dacitas. TEXTURA VITREA TEXTURA VESICULAR TEXTURA PORFIRICA TEXTURA PIROCLASTICA TEXTURA AFANITICA TEXTURA GRANUDA Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 9 3. Reconocimiento de la textura de muestra: la textura granuda indica enfriamiento lento en profundidad, característico de las rocas intrusivas. o La textura pegmatítica indica génesis hipabisal o filoniana. o La textura porfírica con pasta afanítica indica dos eventos de enfriamiento, uno en el interior y otro en el exterior lo que caracteriza a las rocas efusivas. o La textura vesicular, vítrea y densa es indicativa de rocas efusivas. Siguiendo estos pasos se puede trabajar con el siguiente cuadro de reconocimiento de rocas ígneas. Este cuadro de clasificación está basado en el diagrama TAS (de Total Alkali Silica) es una metodología que permite definir una roca ígnea sobre la base de la relación entre el contenido de minerales alcalinos (Na2O y K2O) y el contenido de silicatos (SiO2). Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 10 R o c a s in te rm e d ia s 6 5 % < S iO 2 > 5 5 % M e no s cu a rz o v is ib le (+ p a st a a fa ní tic a q uefe no cr is ta le s) (+ fe no cr is ta le s q ue p a st a a fa ní tic a ) ( e sc a sa ) A p lit a A p lít ic a P e g m a tít ic a P e g m a tit a P e g m a tit a P e g m a tit a ( e sc a sa ) D iq ue s o F ilo ne s A p lit a A p lit a A p lit a C o la d a s, D iq ue s, E sc o ri a s P o rf íri ca P ó rf id o G ra ní tic o P ó rf id o R io d a ci tic o P ó rf id o T o na lit ic o P ó rf id o D io rít ic o P o rf id o G á b ri co D iq ue s o F ilo ne s ca p a , L a co lit o s F ilo ni a na o H ip a b is a le s P e g m a tit a G a b ro P o rf íri ca E fu si va s R io lit a R io d a ci ta D a ci ta A nd e si ta B a sa lto G é n e s is T e x tu ra G ra nu d a In tr us iv a s G ra ni to G ra no d io ri ta B a to lit o s, S to ck , L a co lit o s, L o p o lit o s R o c a s d e c o lo re s o s c u ro s R o c a s b á s ic a s R o c a s d e c o lo re s c la ro s 5 5 % < S iO 2 > 4 5 % ( m e no s d e 4 5 ul tr a b á si ca s) M o d o d e Y a c e r T o na lit a D io ri ta O rt o sa , B io tit a > P la g io cl a sa P la g io cl a sa , B io tit a > O rt o sa , A nf íb o le s P la g io cl a sa ( A b ), A nf íb o le s, B io tit a e sc a sa P la g io cl a sa ( A b ), A nf íb o le s > P ir o xe no s P la g io cl a sa ( A n) , P ir o xe no s > A nf íb o le s y O liv in o R o c a s á c id a s + 6 5 % S iO 2 C o n cu a rz o v is ib le S in c ua rz o v is ib le Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 11 VULCANISMO El fenómeno volcánico, por su rapidez y espectacularidad, impresionó al hombre desde los primeros tiempos. Se define como volcán a una estructura natural, por la cual surgen al exterior los materiales ígneos denominados magmas, provenientes del interior de la Tierra. La comunicación entre el magma y la superficie se realiza a través de un conducto denominado “chimenea volcánica”. Es interesante destacar que los volcanes están ubicados en zonas montañosas de edad moderna, áreas que aún se encuentran inestables, en zonas de grandes dislocaciones. La mayor concentración de volcanes se ubica sobre las costas del océano Pacifico, a lo largo de una faja aproximadamente circular que recibe el nombre de “círculo de fuego”. La acción volcánica puede producir sismos; éstos, cuando ocurren, son de foco poco profundo y afectan un área reducida. Se debe a vibraciones producidas en las paredes del conducto por el movimiento ascendente del magma. Son sismos de gran intensidad en las erupciones basálticas fluidas, mientras que, por el contrario, cuando el magma es viscoso y sube lento, no se detecta sismicidad. Los efectos se traducen en deformaciones del terreno, grietas y pequeñas fallas. Las erupciones volcánicas no son continuas, sino que se producen a intervalos, a veces de corta duración y en algunos casos de cientos de años. Un ejemplo clásico es el comportamiento del Vesubio, sobre el cual no existe ninguna referencia histórica de actividad, en cambio sí de que estaba cubierto de vegetación hasta la erupción del año 79 en que sepultó las ciudades de Pompeya y Herculano; luego tuvo un período de calma, nuevamente se cubrieron sus laderas de vegetación y recién en el año 1631 tuvo otra erupción, produciéndose la siguiente en el año 1906. La última erupción del Vesubio tuvo lugar en 1944, destruyendo buena parte de la ciudad de San Sebastiano. Cuando el volcán está en franco proceso de erupción, o presenta evidencias exteriores tales como gases, humos, etc., decimos que es activo; cuando no presenta signos de actividad, pero hay antecedentes históricos de erupciones se lo define como volcán durmiente; cuando no presenta signos de actividad, no hay registros históricos y además la erosión ha modificado su forma primitiva, se lo denomina volcán extinguido o inactivo. Existe una correlación perfecta entre la actividad sísmica y la volcánica. Estructuras Volcánicas Un Volcán está formado por una chimenea, que es el conducto por el cual asciende el magma, el cráter u orificio de salida; y el cono, que está formado por la acumulación de material volcánico. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 12 El cono está presente en aquellos casos que el volcán sea del tipo eruptivo central, donde aparte del cráter central pueden existir otros secundarios denominados “adventicios”. Existe también el tipo de vulcanismo de “fisura” en los cuales no aparece una estructura definida o cono, sino que la erupción sale por grietas o largas fracturas. Tipos de volcanes Los volcanes tienen diversas clasificaciones las cuales están destinadas para diferentes estudios. Los volcanes se clasifican, por ejemplo, de acuerdo con su forma, su tipo de erupción, la naturaleza de los materiales que expulsan o su actividad. En el caso de las formas de los volcanes éstas dependen, en muchas ocasiones, de las características del magma y de la fuerza con la que sale. Los principales ejemplos de esta clasificación son: o Cono de cenizas: este tipo de volcanes son los que aparecen después de una gran explosión, que se provoca cuando hay mucho gas entre el magma. El cono volcánico está formado por materiales sueltos, arrojados en sucesivas erupciones; los trozos más grandes que alcanzan hasta 1 m3 se encuentran próximos al cráter, los más finos, de tamaño similar a la arena, en zonas alejadas. El cono es simétrico y se observa estratificación de las distintas coladas. La fuerza de los gases expulsa la ceniza. El talud del cono es de 30 a 40°. Ejemplo: Volcán Paracutín (México) cuya actividad se inició en 1943. o En Escudo: los volcanes en escudo se producen por la acumulación de lavas basálticas fluidas que se derraman por el cráter en forma suave y adoptan la forma de una estructura ligeramente abovedada en forma de domo amplio que recuerda la forma del escudo de un guerrero. Por lo general, la altura de un volcán en escudo será de sólo 1/20 de la anchura del volcán total. Ejemplo: Volcán Mauna Loa (Hawai), Volcán Skjaldbreiður, Islandia Volcán Mauna Loa (Hawai) Volcán Skjaldbreiður (Islandia) Volcán Paracutín (México) Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 13 o Volcanes estratificados o estratovolcanes: son los formados con capas de material fragmentario y corrientes de lava intercaladas, lo que indica que surgieron en épocas de actividad explosiva seguidas de otras donde arrojaron corrientes de lava fluida. Ejemplo: Volcán Etna (Italia) TIPO DE ERUPCIONES Una erupción consiste en la emisión de materiales magmáticos, que son rocas fundidas acompañadas de gases y vapores, desde profundidades terrestres hacia la superficie. De acuerdo con los materiales predominantes y la forma de las explosiones existen en el mundo cuatro tipos fundamentales de erupciones: o HAWAIANO: es el que arroja lava sumamente fluida con erupciones violentas pero muy escasas; el escurrimiento de las lavas no siempre está acompañado de explosiones porque los gases de los materiales muy fluidos se desprenden con facilidad. La solidificación es lenta por ello el magma forma lagos de fuego en los cráteres y, en algunas islas, las lavas fluidas se extienden muy lejos llegando, a veces,hasta el mar. o STROMBOLIANO: en este caso las lavas son menos fluidas que en el hawaiano, pero permanecen líquidas al contacto con la atmósfera; la lava es acompañada de bombas sólidas y cenizas. Este tipo de volcanes tienen explosiones violentas, en donde el magma se desmenuza en forma de piedra pómez y las bombas tienen formas de pera. o VULCANIANO: Las erupciones se presentan con gran abundancia de productos viscosos, su lava es escasa, espesa, y se solidifica con rapidez en la superficie; las nubes de la erupción son muy densas, oscuras y tienen forma semejante a la coliflor; además, las bombas son porosas en su interior y vidriadas en su superficie. o PELEANA: Magma muy viscoso que al enfriarse tapona completamente el cráter. Cuando la presión interna vence al tapón se produce una explosión violenta que arroja fragmentos a la atmósfera. La lava es escasa y muy espesa, la erupción es casi en dirección horizontal y se da con un gran desprendimiento de gases asfixiantes. Forman nubes ardientes a muy altas temperaturas. o PLINIANA: Es una proyección violenta y explosiva de gases en forma de columna, asociada a la rápida y continua emisión de un gran volumen de pómez, con una elevación de al menos 20 km sobre el nivel del cráter. Los depósitos de material resultante cubren grandes extensiones de terreno con una espesa cubierta de pómez y cenizas. Volcán Etna (Italia) Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 14 o La erupción es casi en dirección horizontal y se da con un gran desprendimiento de gases asfixiantes. Los gases tienen gran proporción de hidrogeno y metano formando nubes ardientes a muy altas temperaturas. o ISLÁNDICO: se originan a través de fisuras o dislocaciones de la corteza terrestre, que puede ser desde apenas unos metros hasta varios km. La lava que fluye a lo largo de la rotura es fluida y recorre grandes extensiones formando amplias mesetas, con 1 o más km de espesor, y miles de km². 1 Productos Volcánicos Durante una erupción los volcanes expulsan: lava, grandes volúmenes de gases y rocas piroclásticas ya sea rocas rotas, bombas de lava, ceniza fina o polvo. o Lava Más del 90% del volumen total es de composición basáltica. Las andesitas y otras lavas de composición intermedia constituyen el resto; mientras que las coladas riolíticas ricas en sílice representan el 1% total. Debido a su menor contenido de sílice, las lavas basálticas calientes son muy fluidas. Estas fluyen formando láminas delgadas y anchas o cintas semejantes a torrentes. Por el contrario, el movimiento de las lavas ricas en sílice puede ser demasiado lentas para percibirse. Existen cuatro tipos de coladas: (1) Cordadas: Cuando se solidifican las lavas basálticas fluidas, suelen formar una corteza relativamente lisa que se arruga a medida que la lava situada debajo de la superficie, todavía fundida, sigue avanzando. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 15 (2) AA: lava basáltica que tiene una superficie de bloques ásperos y desiguales con bordes afilados y rugosidades. Las coladas activas son relativamente frías y gruesas; y avanzan a velocidades de 5 a 50 metros por hora. Los gases que escapan de la superficie producen numerosos huecos y agudas rugosidades en la lava que se solidifica. Conforme avanza el interior fundido, la corteza exterior se va rompiendo, lo que le proporciona a la colada un aspecto de masa de cascotes de lava que avanzan. (3) Bloques: Son magmas andesíticos y riolíticos. Consisten en bloques separados con superficies ligeramente curvadas que cubren la lava no rota del interior. Aunque son parecidas a las coladas AA, estas lavas están formadas por bloques con superficies lisas de escoria. (4) Almohadillas: Lava compuesta por estructuras alargadas parecidas a almohadas grandes pegadas unas encima de las otras. Este fenómeno se produce cuando las efusiones de lava se originan en una cuenca oceánica o cuando la lava entra en el océano; en estos casos las zonas superiores de las coladas se enfrían rápidamente. Sin embargo, la lava puede moverse hacia adelante rompiendo la superficie endurecida. o Gases Los magmas contienen cantidades variables de gases disueltos (volátiles) que se mantienen en la roca fundida por la presión de confinamiento. La porción gaseosa de los magmas constituye del 1 al 6% del peso total y la mayor parte es VAPOR DE AGUA. La composición de los gases volcánicos es importante porque contribuye a configurar los gases que forman la atmosfera del planeta. Los volcanes son una fuente natural de contaminación del aire, que incluye el DIÓXIDO DE AZUFRE, que con el agua forman ácido sulfúrico. Estos gases ayudan en la creación del conducto que conecta la cámara magmática con la superficie. Debido a las altas temperaturas y la capacidad de flotación del cuerpo magmático, rompen la roca que está por encima; luego las ráfagas de gases calientes a gran presión amplían las fracturas de la roca y abren un camino hacia la superficie. Una vez completado este pasadizo, los gases calientes junto con los fragmentos de roca que arrastran erosionan sus paredes ensanchando el conducto. Dado que esas fuerzas erosivas se concentran en cualquier saliente las chimeneas volcánicas que se producen, tienen forma circular. Antes de la siguiente erupción, una nueva ráfaga de gases explosivos limpia el conducto. o Materiales Piroclásticos Fragmentos de lava expulsados como gotas incandescentes de lava a grandes alturas, las partículas grandes que caen cerca de la chimenea construyen una forma de cono, mientras que las partículas más pequeñas son arrastradas grandes distancias por el viento. Estos eventos suceden con las lavas basálticas. Por el contrario, los magmas viscosos (riolíticos) están muy cargados de gases expulsando rocas pulverizadas, lava y fragmentos de vidrio desde la chimenea El tamaño de los fragmentos oscila entre un POLVO muy fino y CENIZAS volcánicas del tamaño de arena (<2mm de diámetro) y trozos que pesan más de una tonelada. Las partículas de ceniza y polvo se producen a partir de magmas viscosos cargados de gases durante una erupción explosiva. Conforme el magma asciende por la chimenea, los gases se expanden rápidamente generando una espuma en el fundido, luego esta espuma se rompe en fragmentos vítreos muy finos. Cuando las cenizas calientes caen, las sartas vítreas a menudo se funden para formar TOBA SOLDADA. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 16 El LAPILLI proviene de lavas ácidas con aspecto o textura porosa (piedra pómez), de bajo peso específico. Ceniza: 1/16mm Toba 2mm Polvo volcánico <1/16mm pulvícola. Se llaman BLOQUES (>64mm de diámetro), cuando están formados por lava solidificada y Bombas cuando son expulsados como lava incandescente. Dado que tras su expulsión las bombas están semifundidas a menudo adoptan forma aerodinámica conforme viajan por el aire. Debido a su tamaño las bombas suelen caer en las laderas del cono volcánico. La ESCORIA son los materiales expulsados vesiculares (que tienen huecos) producto del magma basáltico. Son fragmentos de color negro marrón a rojizo que se encuentran en el intervalo de tamaños de los lapilli y parecen cenizas y escorias producidas en los hornos de fundición de hierro. Cuando un magma con una composición intermedia o rica en sílice genera erupciones vesiculares se llama PUMITA. Esta suele tener un color más claro y es menos densa que la escoria. Algunos fragmentostienen tal cantidad de vesículas que pueden flotar en el agua durante periodos prolongados. DISTRIBUCIÓN GEOGRAFICA DE LOS VOLCANES Los volcanes activos, durmientes o extinguidos, no se distribuyen al azar por sobre la faz de la Tierra, sino que, por el contrario, se agrupan y alinean en determinadas zonas y regiones. Es que su aparición es consecuencia natural de la constitución y estructura geológica del globo terrestre, que se ha ido modelando en el transcurso de miles de millones de años hasta adquirir las características que hoy posee. Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 17 Así vemos que, en el interior de los grandes macizos continentales, en aquellas enormes masas formadas por rocas antiquísimas que han perdurado durante millones de años como tierras firmes emergidas del mar, los volcanes faltan por completo. En cambio, en aquellas “áreas inestables” que bordean los viejos macizos continentales, los volcanes son frecuentes, no solo en las cercanías de las costas actuales sino también en zonas en el interior de los continentes actuales sino también en zonas en el interior de los continentes actuales, en regiones que han sido sometidas a deformaciones por compresión y tracción en épocas recientes. Por eso vemos los volcanes alinearse a lo largo de los continentes o adentrándose en el corazón de Asia por las altas montañas de reciente génesis o siguiendo los enormes valles de África oriental y de Abisinia. Pero también los vemos surgir de las aguas, desparramados en grupos dispersos o alineados en las zonas centrales de los grandes océanos. ACTIVIDAD IGNEA Y TECTONICA DE PLACAS Las zonas activas se localizan a lo largo de las crestas de las dorsales oceánicas (centros de expansión), adyacentes a las fosas oceánicas (zonas de subducción) y dentro de las placas. (1) Actividad Ígnea en los centros de expansión: El mayor volumen de rocas volcánicas se produce en las dorsales oceánicas. Al separase las placas rígidas de la litosfera, disminuye la presión y disminuye la temperatura. El magma basáltico que se produce llena las grietas de las placas divergentes. (2) Actividad ígnea en las zonas de subducción: las fosas oceánicas profundas son lugares donde la corteza oceánica hidratada se dobla y desciende hacia el interior del manto. Cuando hay actividad ígnea a lo largo de una zona de subducción en el océano se producen una cadena de volcanes denominado “arco de islas volcánicas”, se forman a una distancia de 200 a 300 km desde las fosas oceánicas. La mayoría de los volcanes se encuentran en una zona denominada “anillo de fuego del pacifico” (3) Actividad ígnea intraplaca: El origen de algunos magmas basálticos intraplaca son las “puntos calientes del manto” que se originan en el manto por fusión parcial. Una vez que alcanzan la corteza se expanden lateralmente provocando regiones volcánicas localizadas denominadas “puntos calientes” Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 18 VULCANISMO ACTIVO EN TERRITORIO ARGENTINO Antofalla Antofagasta Arácar Auca Mahuida Bayo Gorbea Bonete Grupo Volcánico Cochiquito Coranzuli Copahue Cumbre del Laudo Domuyo Cerrito Blanco Cerro Galán Cordón del Azufre El Muerto Escorial Falso Azufre Granada Cerro Huanquihué Incahuasi Lanín Lastarria ó Azufre Llullaillaco Maipo Medus Nunatak Viedma Cerro Nacimiento Cerro Negro Campo Volcánico Palei‐Aiké Paimún Payún Matrú Peinado Pular‐ Pajonales Sierra Nevada Socompa Cerro Solo Ojos del Salado Payún Matrú Pissis Cerro Planchón – Vn Peteroa Risco Plateado Robledo San José Sierra Nevada Sosneado Tipas Tromen Monte Tronador Tupungatito Tuzgle Apuntes Cátedra Geología Aplicada ‐ Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan 19 BIBLIOGRAFIA - Araña Saavedra y Ortiz Ramis, 1984. Volcanología. Ed. Rueda - Apunte de Introducción a la geología, Cátedra Introducción a la Geología‐ Dpto. de Geología‐FCEF y N‐ UNSJ - Apunte de Geología Aplicada, Cátedra de Geología Aplicada, Dpto. de Ingeniería Civil, Facultada de Ingeniería‐ UNSJ - Edwards J. Tarbuck y Frederick K. Lutgens. Ciencias de la Tierra. Una introducción a la Geología Física. Sitio web: https://argentinaxplora.com/activida/volcan/mapa_de_volcanes_activos_de_argentin a.htm
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