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MASTER DE PROFESOR DE EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA Y BACHILLERATO, FORMACIÓN PROFESIONAL Y ENSEÑANZAS DE IDIOMAS Ángel Carmelo Prieto Colorado Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía Facultad de Ciencias Universidad de Valladolid Complementos de Geología Tema 5. Geodinámica interna Teorías orogénicas y tectónica de placas. Límites de placas tectónicas. Volcanes. Terremotos. Pliegues y fallas. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Volcanes Aunque el vulcanismo suele ser un fenómeno catastrófico para el hombre, no se puede considerar así respecto a la Historia de la Tierra. Algunas islas como las Hawai o las Azores deben su existencia al vulcanismo. Por otra parte, la meteorización de las coladas de lava y demás materiales procedentes de los volcanes los convierte en suelos muy productivos. En general, los planetas y satélites han tenido etapas con gran vulcanismo en su historia. Actualmente se conocen volcanes activos en la Tierra, probablemente en Tritón (satélite de Neptuno) y sobre todo en Io (satélite de Júpiter) que es donde se da la mayor actividad volcánica del sistema Solar en la actualidad. En al Tierra existen muchos volcanes inactivos en este momento pero pueden tener actividad en cualquier momento. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Erupciones volcánicas famosas a lo largo de la historia, han sido: Vesubio: En el año 79 dc. destruyó las ciudades de Pompeya, Herculano y Stabia cercanas a la actual ciudad de Nápoles. Se han descubierto 2000 víctimas en Pompeya pero fueron muchas más. Krakatoa: En agosto de 1883 las tres cuartas partes de la isla fueron lanzadas por el aire. Hubo más de 36000 muertos debido al tsunami que provocó. Monte Pelé: En la Martinica, en mayo de 1902 se produjo una nube ardiente que rodeó S. Pierre (capital) y mató a 28000 personas. Nevado del Ruiz: En Colombia, en noviembre de 1985, una pequeña erupción provocó una gran colada de barro. Murieron 23000 personas. Pinatubo: En Filipinas, en junio de 1991, entre la erupción, las coladas de barro y las enfermedades que surgieron después murieron 722 personas. Eyjafjallajokull: En 2010, la erupción de este volcán islandés extendió el caos aéreo por todo el mundo, debido a las partículas solidas en suspensión. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Etna, 2015 Isla volcánica de Niijima, 2013 Erupción submarina en Tonga, 2009 Eyjafjallajokull, 2010 © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Etimológicamente “Volcán”, procede del dios romano “Vulcano”, dios del fuego y de los metales, forjador del hierro y creador del arte, las armas y las armaduras. Se creía que la fragua de Vulcano estaba situada bajo el Etna o en la isla de Vulcano. Los volcanes, junto con los terremotos, son los fenómenos naturales que más temor han despertado en la humanidad a lo largo de los siglos, por ello se les ha asociado frecuentemente con divinidades. También existen multitud de leyendas relacionadas con ellos en todas las civilizaciones y culturas. El RAE lo define como una abertura de la Tierra, y más comúnmente en una montaña, por donde salen, de tiempo en tiempo, llamas y materias encendidas o derretidas. Otras definiciones pueden ser: “único conducto que pone en comunicación directa la superficie terrestre con los niveles profundos de la superficie terrestre” o “colina que se forma alrededor de una chimenea por la que emergen lava, materiales piroclásticos y gases”. Esta definición es la que vamos a tomar como referencia. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto En general los volcanes presentan la siguiente estructura: Camara mgmática: Lugar del interior del volcán donde se acumula el magma . Chimenea: Conducto de salida del material del interior al exterior que comunica la cámara magmática con el cráter. Cono: Elevación del terreno debida a la acumulación de materiales procedentes de las erupciones volcánicas. No siempre es cónico. Cráter: Lugar por el que salen los materiales que arroja el volcán. Cuando el diámetro del cráter es mayor de 1 Km se llama Caldera. A veces hay un cráter dentro de la caldera. Las calderas se suelen formar después de una gran erupción por vaciado de gran parte de la cámara magmática y desplome de su techo. Algunas calderas se acaban convirtiendo en lagos © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Los Magmas Los magmas están considerados como el punto de partida de los ciclos de formación de minerales. Se considera que el magma tiene un origen primario, es decir, que proviene de los materiales del interior de la Tierra, generalmente del manto. Se forma fundamentalmente por tres fenómenos que pueden darse por separado o combinados entre si: Disminución de la presión: da lugar a que algunos materiales puedan alcanzar la temperatura de fusión, dado que, al disminuir la presión, la temperatura de fusión disminuye. Aumento de la temperatura: En este caso algunos materiales alcanzan la temperatura de fusión a la presión existente. Cambios en la composición: (puede ser la presencia de agua)Este fenómeno da lugar a que se formen sustancias que funden a la temperatura a la que se encuentran los materiales. Los magmas pueden formarse mediante procesos de anatexia, (fusión de materiales metamórficos o sedimentarios en zonas de la Litosfera) y se denominan secundarios. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto A partir de los magmas y mediante procesos de solidificación, se forman las rocas ígneas o magmáticas. En los magmas se distinguen tres tipos de fases: sólida: Formada por los minerales que van consolidando. Hay tantas fases sólidas como minerales formados. líquida: Es la más importante y esta constituida por silicatos fundidos. En esta fase líquida no es raro que aparezcan materiales sólidos en suspensión que poseen elevados puntos de fusión. gaseosa: Formada por vapor de agua, CO2, HCl, HF, SO2, H2S,... Aunque las sustancias presentes en esta fase gaseosa, en condiciones normales son volátiles, las condiciones impuestas por el magma hacen que se encuentran disueltas y mezcladas con los componentes líquidos. La presencia de elementos volátiles es de gran relevancia ya que rebajan el punto de fusión de los silicatos y demás componentes sólidos del magma. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto La composición química de los magmas está constituida básicamente por: Aniones: Entre los aniones predominan los silicatos y los aluminosilicatos que son estructuras tetraédricas en donde es posible la combinación de enlaces Si-O y Al-O: [SiO4]-4, [AlO4]-5, [AlSiO4]-, [AlSi2O6]-, [AlSi3O8]-, [Al2Si2O8]-2. Así pues, es posible la polimerización, la cual se favorece a bajas temperaturas. En relación con la temperatura y la polimerización, hay que considerar la viscosidad, ya que ésta es mayor cuanto mayor sea el grado de polimerización, es decir, a temperaturas menores. También se sabe que cuanto más rico en silicio sea un magma, más complejas son las combinaciones y, en consecuencia, habrá más viscosidad. Los magmas se clasifican en función de su viscosidad, o lo que es lo mismo, de su contenido en %SiO2: Magmas ácidos o félsicos (%SiO2 > 65%) Magmas neutros (53% < %SiO2 < 65% ) Magmas básicos 45% < %SiO2 < 53% Magmas ultrabásicos o ultramáficos (%SiO2 < 45%) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto El carácter ácido o básico de un magma puede apreciarse por la viscosidad, aunque no es realmente una forma demasiado precisa de su determinación. También puede apreciarse la acidez por el color, ya que los magmas máficos suelen ser ricos en Fe y Mg y presentan tonos oscuros, mientras que los magmas félsicos son ricos en Si y Al, presentando tonalidades claras. También se sabe que la viscosidad está influida por los volátiles, aunque en una cuantía no demasiado importante. Así, la presencia de volátiles como cloruros (Cl-) ó fluoruros (F-) provoca la ruptura de enlaces entre unidades tetraédricas, y en consecuencia, disminuye la polarización y baja la viscosidad. Cationes: Aunque en los magmas pueden aparecer todos los elementos, los más abundantes son: Alcalinos (Na, K, Li) Alcalino-térreos (Mg, Ca) Hierro (II) y (III) Aluminio (pudiendo formar parte de los aniones complejos, por diadoquías con el Si) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Así, como se sabe que la temperatura y el contenido en SiO2 de los magmas condicionan su viscosidad, también es conocido que los cationes presentes en el magma influyen sobre ella. Los cationes más pequeños y con más carga tienden a romper más los enlaces Si-O. La presencia de Li en un magma favorece más la ruptura de enlaces Si-O que la presencia de Na y éste a su vez más que el K. Por lo tanto, los magmas que contengan más Li, serán menos viscosos. A su vez, los magmas ricos en alcalinotérreos, también serán menos viscosos. Volatiles: Como se ha mencionado los componentes volátiles del magma modifican la temperatura de fusión e influyen sobre la viscosidad del mismo. Respecto a la influencia que ejerce el agua sobre la viscosidad de los magmas, se han realizado diversas experiencias de laboratorio, demostrando que la presencia de pequeñas cantidades de H2O provoca una importante disminución en la viscosidad. Esto puede ser debido a la reacción que experimenta el agua a elevadas temperaturas: H2O + O-2 ↔ 2OHCon lo que los enlaces Si-O son atacados por los grupos hidroxilos y los aniones polimerizados quedan destruidos. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Materiales volcánicos Como ya se cito, las tres fases emitidas son gases volcánicos, coladas de lava, como material fundido y materiales piroclásticos (sólidos) Gases Volcánicos: Entre el 50 y el 80% de los gases es vapor de agua. También emiten CO2, N2, gases de azufre (SO2 y H2S principalmente) y pequeñas cantidades de CO, H2 y Cl2. A medida que el magma asciende a la superficie, disminuye la presión y eso hace que los gases contenidos dentro del magma tiendan a expandirse. Cuando el magma es viscoso (magma félsico o ácido), los gases no pueden expandirse y la presión debida a ellos aumenta. En estos casos suelen producirse explosiones. En cambio, cuando el magma es fluido (magma máfico o básico y magma ultramáfico o ultrabásico), los gases expanden fácilmente y por ello las erupciones no son violentas. Coladas de Lava: Llamamos Lava al material fundido que sale de los volcanes. Esta forma arroyos de material incandescente que al ser fluido va camino de las zonas más bajas. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Cuanto más fluida sea la lava, más deprisa se desplaza pero normalmente la velocidad de desplazamiento es lenta, por tanto, el recorrido no es largo, además, la trayectoria es visible. Estos factores permiten evacuar a la población con tiempo suficiente. Únicamente se desplaza a grandes velocidades cuando se forma un Tubo de Lava. El tubo de lava es un canal formado cuando los márgenes de la lava se enfrían hasta solidificar. En algunos casos llegan a cerrarse totalmente formando un tubo por el que puede circular la lava fluida a gran velocidad y desplazarse a grandes distancias. Cuando la erupción cesa, se acaba vaciando el tubo. Algunas veces puede colapsarse (hundirse) parte del techo del tubo dejando un orificio por el que podemos ver el interior del tubo. Si vuelve a circular lava dentro del mismo, se puede observar a través de esa especie de ventana, lo que también nos permite acceder al interior del tubo cuando el volcán está inactivo. La lava en estado sólido tiene diversas aplicaciones por ejemplo en construcción. Existen varios tipos de lava: © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Lava Panhoelhoe ó lava cordada: Llamada así porque su superficie tiene forma de cuerda. Suelen ser lavas poco viscosas. Lava AA ó en bloque: Contiene bloques de superficie irregular, angulosa y rugosa. Son lavas más viscosas que las anteriores y se pueden romper formando bloques que se desplazan amontonados como si fueran escombros. A veces las forman conos de salpicadura, que son depósitos de material sólido formado alrededor de un volcán y debido a la solidificación de los fragmentos de lava lanzada al aire al ser expulsados los gases que contiene. Cuando estos fragmentos caen, se depositan en la superficie del volcán de formas diversas (conos de gran pendiente o murallas en el caso de que se acumulen los materiales en un lado). Las lavas pueden dar lugar también a un fenómeno llamado disyunción columnar cuando se solidifican. Este fenómeno se produce cuando se contrae la lava solidificada formando grietas llamadas diaclasas. Éstas frecuentemente tienen forma de polígono de 6 lados (hexágono) y son de gran profundidad lo cual da lugar a la formación de prismas hexagonales perpendiculares a la superficie y paralelos entre si. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Lava Almohadillada: Con superficie en forma de almohadillas unidas unas a otras. Este tipo de lava se forma cuando una burbuja de lava sale a la superficie submarina y se enfría rápidamente formando una superficie vítrea. A continuación, otra burbuja se abre paso a través de la superficie anterior y solidifica al instante. Este proceso se repite formando una acumulación de almohadillas interconectadas. Materiales piroclásticos: Son los materiales sólidos procedentes de la erupción de un volcán. Estos materiales reciben diversos nombres según el tamaño de partícula. cenizas: Cuando el tamaño de partícula es menor de 2 mm. lapilli: Con tamaño de partícula comprendido entre 2 y 64 mm. bombas y bloques: Si el tamaño de partícula supera 64 mm. Las bombas tienen forma retorcida y alargada. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Tanto bombas como lapilli y cenizas son materiales formados al solidificar fragmentos de lava lanzados al aire, mientras que los bloques de formas angulosas son arrancados y arrastrados por la erupción, procedentes de conductos o depósitos de lava ya solidificada. Los lapilli, bombas y bloques suelen quedar en las inmediaciones del volcán pero las cenizas, al tener menor tamaño de partícula, pueden formar Flujos Piroclásticos y Cenizas de Caída. Los Flujos Piroclásticos están formados por una mezcla de ceniza y gases que constituyen una nube que se desplaza a ras de tierra y puede llegar lejos del volcán y cubrir extensas áreas. El fenómeno Cenizas de Caida, ocurre cuando las partículas son muy pequeñas. Éstas quedan flotando en el aire en un principio y luego caen sobre la superficie a una gran distancia del volcán. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Tipos de Volcanes Atendiendo al tipo de magma y a la morfologia externa los volcanes se clasifican en 7 tipos: en escudo, de conos de escorias o de cenizas, compuestos o estratovolcanes, domos de lava, maar, caldera y tuya. Volcanes en Escudo: Denominados así porque su perfil de ángulo bajo es el de un escudo tumbado en el suelo con la parte convexa hacia arriba. caldera y lago de lava surtidor adventicio edificio volcánico surtidor y flujo de lava chimenea cámara magmática © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto El cono volcánico tiene una pequeña pendiente debido a que la lava que se desprende en sus erupciones es bastante fluida al ser fundamentalmente básica, y las coladas basálticas van formando capas sucesivas a lo largo de millones de años. Esta lava puede fluir durante largos periodos y recorrer grandes distancias. Los escudos volcánicos pueden alcanzar gran extensión. Las erupciones son tranquilas, sin explosión y con desprendimiento de poco material piroclástico. Excepcionalmente, cuando el agua subterránea entra en contacto con el magma, se evapora instantáneamente originando una gran explosión. Se cree que las primeras etapas de formación de los volcanes en escudo consisten en erupciones frecuentes de delgadas coladas de basaltos muy líquidas, junto a erupciones laterales. Normalmente con el cese de cada fase eruptiva se produce el hundimiento del área de la cima. En las últimas fases, las erupciones son más esporádicas y la erupción piroclástica se hace más frecuente. A medida que esto sucede, las coladas de lava tienden a ser más viscosas, lo que provoca que sean más cortas y potentes. Así, va aumentando la pendiente de la ladera del área de la cima. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto En la Tierra suelen estar situados en las cuencas oceánicas pero también hay algunos continentales. Los dos volcanes, en actividad, mas importantes de este tipo son el Kilauea y Mauna Loa (Hawai). El Mauna Loa nace en las profundidades del mar, a unos 5 km de profundidad y se eleva sobre el nivel del mar 4170m. Es el más grande de la Tierra y su altura es mayor que la del Mauna Loa Monte Everest. Los volcanes en escudo son muy comunes y también se han identificado en otros planetas del Sistema Solar. El más grande conocido hasta la fecha es el Monte Olimpo, sobre la superficie de Marte, encontrándose también varios de estos volcanes sobre la superficie de Venus, aunque de apariencia más achatada. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto caldera del Kilauea 09:52 gtm del 10/12/2015 El volcán de escudo más activo es el Kilauea, localizado en la Isla de Hawai, al lado del Mauna Loa. Durante un tiempo se consideraron ambos como un solo volcán. En el período histórico el Kilauea ha entrado unas 50 veces en erupción y es, por lo tanto, el volcán de este tipo más estudiado. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Volcanes de cono de escorias / de cenizas: Son montículos cónicos formados por fragmentos de roca arrojados por un cráter, normalmente no alcanzan grandes dimensiones (poca altura y gran pendiente) y están formados por la expulsión violenta de gases magmáticos. Los fragmentos de roca suelen ser vítreos y contienen cavidades con gas, debido al rápido enfriamiento que experimentan. La forma del cono no es siempre simétrica, pues depende de la dirección de los vientos predominantes en el lugar. cono de cenizas y material piroclástico orificio de salida conducto de escape y cámara magmática © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Muchos conos de escoria poseen un cráter con forma de tazón en su cúspide. Los conos de escoria por lo general expelen flujos de lava, a veces mediante una fisura en un lado del cráter o por una chimenea ubicada en su flanco. Si una pared del cráter se encuentra completamente rota, las otras forman un anfiteatro o forma de herradura alrededor de la chimenea. En muy raras ocasiones sale la lava por el extremo superior del cono porque las escorias sueltas y disgregadas de las paredes son demasiado débiles para soportar la presión que ejerce la roca fundida al ascender hacia la superficie por la chimenea central. A veces suelen estar situados dentro de la caldera de un volcán mayor y suelen corresponder a fases finales de la actividad volcánica. Sus lavas son de tipo basáltico. Es frecuente encontrar volcanes de este tipo en las Montañas Rocosas. Un ejemplo es la isla del Mago situada dentro del Lago del Cráter en Oregón. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto El cono de escoria que ha estado más activo históricamente es Cerro Negro en Nicaragua. El mismo forma parte de un grupo de cuatro jóvenes conos de escoria al noroeste del volcán Las Pilas. Desde su nacimiento en 1850, ha tenido más de veinte erupciones, las más recientes en 1992 y 1995. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto El cono de escoria de Paricutín (México), creció en un campo de maíz durante 1943 a partir de una chimenea. Las erupciones continuaron durante nueve años, formándose un cono de 424 metros de altura, y produciendo flujos de lava que cubrieron un área 25 km² © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Volcanes compuestos ó estratovolcanes: En estos casos el cono volcánico está formado por capas de material piroclástico y por coladas de lava endurecida. La composición química de estas lavas es de tipo intermedio, por tanto, tendrá mayor viscosidad que las básicas. Al enfriarse se suele formar una roca llamada andesita. ceniza chimenea parásita chimenea capas de piroclastos capas de lava lava cámara magmática La pendiente de estos volcanes es grande en la zona de la cima y va disminuyendo hacia la base. Normalmente, son grandes montañas tanto por su altura como por su volumen. Están caracterizados por un p e r fi l e s c a r p a d o y erupciones periódicas y explosivas. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto La lava que fluye desde su interior es altamente viscosa y se enfría y endurece antes de que pueda llegar lejos. La fuente de magma de estas montañas está clasificada como ácida o alta en sílice, con presencia de riolita, dacita y andesita. Muchos estratovolcanes exceden los 2.500 metros de altitud. A veces se les denomina volcanes compuestos, pero los vulcanólogos prefieren utilizar el término estratovolcán para establecer una distinción, debido a que todos los volcanes, sean del tamaño que sean, presentan una estructura compuesta -en capas-, esto es, se desarrollan sobre los materiales de sucesivas erupciones. En este tipo de volcanes se puede dar la formación de lahares. Un lahar es un flujo de barro volcánico formado cuando cae lluvia ó nieve abundante sobre un volcán de este tipo, y se funde por causa del calor. Estos flujos son una mezcla de barro y materiales piroclásticos no consolidados. Los lodos formados se desplazan abajo del volcán suponiendo un gran peligro a lo largo de su recorrido. Esta situación se dio en 1985 cuando a consecuencia de una pequeña erupción del volcán Nevado del Ruiz en Colombia, los lodos destruyeron la ciudad de Armero, muriendo más de 23000 personas. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Los estratovolcanes son comunes en zonas de subducción, donde forman cadenas o "arcos" a lo largo de los límites de la placa tectónica, donde la corteza oceánica se desliza bajo la corteza continental (los Andes) o bajo otra plataforma oceánica (Islandia). El magma que forma los estratovolcanes aparece cuando se libera el agua atrapada tanto en los minerales como en el basalto de la corteza oceánica que se hunde ó subduce. La liberación de agua de los minerales se denomina "desecación", y sucede bajo las condiciones específicas de presión y temperatura que aparecen cuando la placa que subduce aumenta su profundidad. El agua liberada de la capa inferior disminuye el punto de fusión de las rocas de la capa sobrepuesta, la cual experimenta una fusión parcial y emerge debida a la menor densidad relativa respecto a las rocas circundantes, formando piscinas temporales en la base de la litosfera. El magma entonces emerge a través de la corteza, añadiendo minerales ricos en sílice a su composición. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Cuando el magma se acerca a la superficie, forma una cámara magmática bajo el volcán. La disminución de la presión del magma permite que el agua y los demás gases (CO2, S2, Cl2, etc) disueltos en la lava comiencen a expandirse, como ocurre en una botella de agua con gas al ser abierta, provocando pequeñas rupturas en el volcán y formando piroclastos. Una vez que se acumula un volumen crítico de magma y gases, el obstáculo que supone el cono volcánico se supera, conduciendo a una repentina erupción volcánica explosiva. Volcanes de este tipo son el Fujiyama (Japón), el Vesubio (Italia) y el Pinatubo (Filipinas). Todos ellos han protagonizado famosas erupciones. Fujiyama © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Vesubio Pinatubo © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Domo de lavas: También son llamados domos volcánicos o domos tapón. Son una especie de montañas en forma de bulbo y de lados empinados. En este caso las lavas son de tipo félsico (ácidas o ricas en sílice) o intermedias, por tanto, viscosas. Suben despacio a la superficie pudiendo alcanzar bastante altura, para lo cual necesita alta presión. Los domos de lava pueden crecer lentamente de forma continua durante muchos años. Las rocas volcánicas que se suelen formar en estos domos son obsidianas y riolitas. domo de lava La mayoría de los domos de lava están asociados a conos compuestos o estratovolcanes, pero, en ocasiones se forman de manera independiente, como es el caso de los domos riolíticos y de obsidiana en los cráteres Mono, en California. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto En ocasiones se derrumban las paredes laterales por su propio peso produciendo un flujo de materiales piroclásticos que se desplazan cuesta abajo y resultan destructivos. También, por la presión acumulada bajo el domo puede llegar a un punto en el que se produce una gran explosión. Este tipo de explosiones suelen ser las más violentas de las producidas por volcanes. Se puede generar una nube densa y móvil de materiales piroclásticos junto con una nube ardiente de gases y polvo a altas temperaturas, por tanto, son altamente peligrosas y destructivas. Podemos citar la producida en el Monte Pelé (Martinica), donde la nube ardiente -700ºC-, atravesó St. Pierre en 3 minutos. Además de destruir la ciudad, murieron sus 28000 habitantes. Entre los domos de lava más activos del mundo se incluyen los ubicados en el monte Merapi (Java, Indonesia), Soufriere Hills (Montserrat, UK) y monte Santa Helena (Washington). Lassen Peak (California), es uno de los mayores domos de lava del mundo y se distingue por ser el único volcán de la cordillera Cascade que junto al monte Santa Helena ha hecho erupción (1914–1921) en el siglo XX. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Crater Mono (Panun, California) Mont Pele y St. Pierre (Martinica) en 2015 y 1902 Imagenes IR y HR-IR tomadas en 2013 del domo volcánico del Soufrière Hills (Montserrat - UK) Merapi (Java, Indonesia) Los domos pueden formarse en el interior del volcán sin llegar a emerger, en cuyo caso pueden aflorar con el paso del tiempo debido a su resistencia a la erosión, formando entonces agujas rocosas que destacan en el paisaje denominándose de "pitón" o "roque". © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Domo volcánico Mont Santa Helena (Washington, USA) Domo volcánico de Lassen Peak (California, USA) en 2014 y 1905 © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Maars o cráteres de explosión: También se denominan anillos de toba y conos de toba. Son cráteres que se formaron durante una expansión violenta (explosión) de vapor de agua, cuando se encuentran agua subterránea y magma (erupción freatomagmática). Pueden ser circulares u ovaladas y tienen un borde bajo formado del material expulsado. Los cráteres se llenan generalmente con agua después de la erupción. Ejemplos singulares son los maars de Daun (Alemania) y de Ukinrek (USA). Maars de Daun (Alemania) Maar Nixtamalapan, 2013 (Méjico) Maar de Ukinrek (Alaska, USA) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Volcanes de Caldera: Una caldera volcánica se puede formar por erupciones explosivas o por el colapso de cámaras magmáticas someras, las cuales han sido vaciadas durante erupciones anteriores, como ocurre en la Caldera Aniakchak, (Alaska, USA). Se denomina volcán Somma, a una caldera volcánica que ha sido ocupada por un nuevo cono central, es decir, se construye un nuevo edifício volcánico dentro de la caldera. El nombre proviene del Monte Somma, un estratovolcán en el sur de Italia, si bien el más conocido es el Vesubio. Caldera Aniakchak (Alaska, USA) Vesubio (Italia) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Volcanes “Tuya”: Se forman cuando la lava se emite por debajo de un glaciar (subglaciales), al entrar en contacto con el glaciar se forman capas almohadilladas. El hielo se derrite lentamente, la lava se endurece y se forma una capa de hyaloclastito, que es una brecha de origen rica en vidrio volcánico que se forma en estas erupciones bajo agua o hielo. La mayoría de las partículas son lapillis o cenizas. Una vez el hielo se derrite por completo, la lava que sigue saliendo se apila, ya que el volcán está rodeado por hielo, formando así montañas con cimas planas y flancos casi verticales. Un ejemplo es Heroubreio (Islandia). Tuya de Heroubreio (Islandia) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto También se pueden clasificar según el tipo de erupción, tomando el nombre de un volcán como representativo. Hawaiano: Con lava fluida que recorre grandes distancias haciendo que las pendientes de estos volcanes sean extensas y de escasa pendiente. Las explosiones son suaves o puede no existir. Los más conocidos son lo de Hawai, aunque son frecuentes por el planeta. 1. Columna eruptiva 2. Fuente de lava 3. Crater 4. Lago de lava 5. Fumarola 6. Flujo de lava 7. Capas de lava y ceniza 8. Estratos 9. Filón 10.Conducto 11.Cámara magmática 12.Dique © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Estromboliano ó mixto: Los materiales en erupción se van alternando (lava y material sólido), de tal modo que los conos aparecen estratificados entre ambos tipos de materiales. Cuando la lava rebosa por el borde del cráter desciende por las laderas sin alcanzar mucha distancia, por lo que estos volcanes no son de mucha extensión. Desprenden gases y materiales piroclásticos (bombas, escorias y lapilli) de forma violenta, pero no hay cenizas. Isla de Estromboli en las Islas Lipari, (Sicilia). 1. Columna eruptiva 2. Lapilli 3. Ceniza volcánica 4. Fuente de lava 5. Bomba volcánica 6. Flujo de lava 7. Capas de lava y ceniza 8. Estratos 9. Dique 10.Conducto 11.Cámara magmática © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Vulcaniano: Con magma poco fluido, gran cantidad de gases, explosiones tan fuertes que se pulveriza la lava produciéndose gran cantidad de cenizas. Presentan pendientes elevadas. Un magnifico ejemplo es la Isla Vulcano en las Islas Lipari, (Sicilia). 1. Columna eruptiva 2. Lapilli 3. Fuente de lava 4. Ceniza volcánica 5. Bomba volcánica 6. Flujo de lava 7. Capas de lava y ceniza 8. Estratos 9. Dique 10.Conducto 11.Cámara magmática © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Peleano: Con lava muy viscosa. Se solidifica inmediatamente al acercarse a la superficie taponando el cráter. Tienen lugar enormes explosiones y producción de nubes ardientes de gases y cenizas a alta temperatura. Entre los volcanes de las Antillas es célebre el de la Mont Pele de la Martinica por su erupción de 1902, que ocasionó la destrucción de su capital, San Pierre. Su lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar por completo el cráter. La enorme presión de los gases, que no encuentran salida, levanta este tapón que se eleva formando una gran aguja. 1. Columna eruptiva 2. Ceniza volcánica 3. Domo de lava 4. Bomba volcánica 5. Flujo piroclástico 6. Capas de lava 7. Estratos 8. Conducto 9. Cámara magmática 10. Dique © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Vesubiano ó Pliniano: Denominado así en honor a Plinio el Joven. Es similar al anterior, pero en este caso las explosiones son más violentas por la mayor presión de los gases. Se forman nubes ardientes que, al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas, que pueden llegar a sepultar ciudades, como ocurrió con Pompeya y Herculano durante la erupción del Vesubio en el año 79 d.C. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Columna eruptiva Conducto Ceniza volcánica Flujo de lava Estratos Cámara magmática Capas de lava y ceniza Se alternan erupciones de piroclastos con erupciones de coladas de lava, dando lugar a una superposición en estratos que hace que este tipo de volcanes alcance grandes dimensiones, mayores que las de los vulcanianos. Volcanes de tipo son el Te i d e ( E s p a ñ a ) , e l Popocatépetl (México) y el Fujiyama (Japón). © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Freatomagmáticos ó surtseyano: Tienen un lago en el interior del cráter. Se sitúan en zonas someras, donde las rocas suelen estar empapadas de agua. Tienen explosiones muy violentas con desprendimiento de vapor de agua a altas temperaturas y presiones. No hay salida de magma ni de materiales piroclásticos. Ejemplos de este tipo de volcanes son el Krakatoa (Indonesia) y la Isla de Surtsey (Islandia). En algunas ocasiones se denominan “volcanes mar” o “volcanes krakatoianos”. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Nube de vapor de agua Ceniza compactada Cráter Agua Capas de lava y ceniza Estratos Conducto Cámara magmática Dique © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Freatomagmática submarina: Son erupciones submarinas que pueden producir “seamounts” para luego convertirse en islas volcánicas. Los flujos de lava submarinos se denominan lavas almohadilladas o acojinadas, compuestas comúnmente de basalto, aunque se conocen “cojines” de komatita, picrita, boninita y andesita basáltica e incluso dacita. Existen más de 100000 volcanes de éste tipo. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Nube de vapor de agua Agua Estratos Flujo de lava Conducto Cámara magmática Dique Lava almohadillada © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Freatomagmática subglacial: Se caracterizan por la interacción entre la lava y el hielo, en ocasiones producidas bajo un glaciar. Tienen forma diferente a otros volcanes, por lo general con lados escarpados y la parte superior plana. El calor asociado al flujo de lava provoca que el hielo suprayacente se derrita y al igual que el volcán submarino, la lava produce un flujo con forma de almohada, al enfriarse la lava rápidamente. Después, se derrite el glaciar para formar un lago, y comienza la actividad surtseyana. Finalmente, el agua se evapora y la erupción se hace más efusiva. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Nube de vapor de agua Lago del cráter Hielo Capas de lava y ceniza Estratos Lava almohadillada Conducto Cámara magmática Dique © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Erupción freática: Ocurre cuando el magma se pone en contacto con agua subterránea o superficial, provocando una expansión de gas (vapor), agua, ceniza y piedras. La característica distintiva de este tipo de erupciones es que solo expulsa fragmentos de rocas pre-existentes del conducto volcánico (no magma). En ocasiones, la actividad freática puede ser un precursor de erupciones, ya que debilitan la roca. También, este tipo de eventos son disparados por la actividad sísmica y pueden generar oleadas piroclásticas, lahares, avalanchas, lluvia de bloques volcánicos, y liberar gases tóxicos. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Nube de vapor de agua Conducto Capas de lava y ceniza Estratos Capa freática Explosión Cámara magmática © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Fenómenos vulcanianos Erupciones fisurales y mesetas basálticas: A veces el magma no sale solamente por la chimenea central sino que también lo hace a través de grietas o fisuras. Éstas son las Erupciones fisurales. En estos casos las lavas son muy fluidas (básicos y basálticas) y salen a través de esas grietas extendiéndose por amplias zonas. A lo largo del tiempo y debido a la superposición y solidificación de esas coladas de lava, se forman unas elevaciones del terreno amplias y planas llamadas mesetas basálticas. Actualmente estos fenómenos tienen lugar en Islandia y se sabe que la llanura de Columbia, en el noroeste de los USA, se formó de esta manera. Las erupciones fisurales expulsaron lava basáltica muy líquida. Las coladas siguientes cubrieron el relieve y formaron una llanura de lava (plateau) que en algunos lugares tiene casi 1,5 km de grosor. La fluidez se evidencia en la superficie recorrida por la lava: unos 150 km desde su origen. A estas coladas se las denomina basaltos de inundación (flood basalts). La meseta del Deccan, en la India, es otro ejemplo de erupciones fisurales. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Este tipo de coladas sucede muchas veces en el fondo oceánico y no es observable. A lo largo de las dorsales oceánicas, donde la expansión del suelo oceánico es activa, las erupciones fisurales generan nuevo suelo oceánico. Islandia está ubicada encima de la Dorsal Centroatlántica y ha experimentado numerosas erupciones fisurales. Las erupciones fisurales más grandes de Islandia ocurrieron en 1783 y se denominaron de Laki. Es una fisura o volcán fisural de 25 km de largo que generó más de 20 chimeneas separadas que expulsaron corrientes de lava basáltica muy fluida. Laki (Islandia) El volumen total de lava expulsada por estas erupciones fue superior a los 12 km³. Los gases arruinaron las praderas y mataron al ganado islandés. La hambruna subsiguiente mató cerca de 10000 personas. La caldera está situada muy por debajo de la boca del volcán. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Depósitos piroclásticos en capas: Estos depósitos se generan cuando salen materiales piroclásticos a través de grietas. En estos casos el magma es de tipo félsico (ácido), es decir, muy viscoso. En lugar de fluir lava, tienen lugar grandes explosiones en las que se desprende gran cantidad de cenizas y materiales piroclásticos que se van depositando en capas correspondientes a las sucesivas erupciones. Toba de Bishop en el borde de la caldera de Long Valley (Yosemite, California). Muchas veces los materiales están tan calientes que funden en el lugar donde caen dando lugar a tobas soldadas. Se c r e e q u e e s t o s fl u j o s piroclásticos emergen durante el origen de las calderas, como la Toba de Bishop que hizo erupción poco antes de la formación de la caldera de Long Valley (California). © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Géiseres: Son grietas por los que se desprende gran cantidad de vapor de agua de forma intermitente. Si el contenido en sílice es alto, se puede formar geiserita (variedad de ópalo) pero si las aguas son ricas en carbonatos, se forman calizas marmóreas. La palabra géiser viene de Geysir, nombre del geiser situado en el Parque de Haukadalur (Islandia). El verbo islandés “gjósa”, significa “manar”. El famoso Geysir de Islandia está acordonado desde 2006 por posibles erupciones colindantes. Otro famoso géiser que se encuentra a 25 m, el Strokkur, expulsa chorros de agua caliente cada 14 minutos. En el parque de Haukadalur hay un total de 6 géiseres y su formación requiere una hidrogeología favorable que sólo ocurre en algunas partes del planeta. Solo existen unos 1000 y casi la mitad están ubicados en Yellowstone, USA. Geiser en Yellowstone (Wyoming) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Fumarolas: Son emisiones gaseosas través de las grietas que rodean un volcán. También se observan asociadas a coladas de lava. Su composición está relacionada con la temperatura a la que tiene lugar la emisión, de tal modo que se producen variaciones a lo largo del tiempo. Las temperaturas de estos gases son elevadas varian desde 100ºC, en el caso de fumarolas alcalinas hasta 300ºC en el caso de las ácidas, e incluso pueden llegar hasta los 500ºC en el caso de fumarolas secas. Veamos algunos tipos de fumarolas: Fumarolas secas ó anhidras: Emiten lava en estado de fusión, en las proximidades del cráter. Su temperatura es superior a 500C y están compuestas principalmente por NaCl, KCl, SO2 y CO2, careciendo por completo de (H2O). También contienen, aunque en pequeñas proporciones, otros Cl- (Fe, Cu, etc.), algunos F- y a veces hidrocarburos que producen llamaradas. Fumarolas ácidas ó clorhidrosulfurosas: Son menos calientes que las secas, con temperaturas comprendidas entre 300-400ºC. Salen de la capa superficial de las coladas de lava. Contienen gran cantidad de (H2O), y proporciones menores de HCl y SO2. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Fumarolas alcalinas ó amoniacales: Son más frías (aproximadamente 100ºC). Constan fundamentalmente de (H2O), SH2 y NH4Cl. Fumarolas frías ó sulfhídricas: Su temperatura es inferior a 100ºC y se componen de (H2O), junto con pequeños porcentajes CO2 y SO2. Solfataras: Es un caso particular de fumarolas que emiten vapor de agua (H2O) y vapores SO, SO2 y SO3 a baja temperatura. La Solfatara es un cráter volcánico situado en las proximidades de la ciudad de Pozzuoli (Puteoli), al oeste de Nápoles. Su nombre proviene del latín Sulpha terra, «tierra de azufre». Se formó hace unos 2.000 años y su última erupción se remonta a 1198, con probablemente una explosión freática. Es un volcán llano cubierto de cenizas y de azufre con actividad post-volcánica, bastante importante, constituida por fumarolas. Forma parte, como el Vesubio, de los Campos Flégreos. Los romanos pensaban que la Solfatara era la entrada a los Infiernos. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Se formó durante la erupción del Vesubio siendo al principio un único volcán. Durante esta erupción, datada en el 79, bajo el emperador Tito, se formó una caldera, que creó un volcán con dos cumbres: el Vesubio y la Solfatara. Por extensión, se denomina solfatara a un tipo de terreno geológico donde se desprende, por las fisuras, vapor de agua que contiene hidrógeno sulfurado. Se llama también solfataras a los depósitos de azufre que resultan de estas efusiones gaseosas. Se dice a menudo de la solfatara que recuerda a un paisaje lunar. Se encuentran solfataras sobre todo en Islandia y en el parque Yellowstone. Solfataras en Pozzuoli (Nápoles) y Yellowstone (Wyoming) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Mofetas: También son un caso particular de fumarolas. Se producen cuando la erupción ha cesado y lo que se emite es CO2. La temperatura no es elevada por lo que a veces se llaman “Fumarolas Frías”. Se pueden citar las mofetas de La Gruta del Perro, en Nápoles y el Valle de la Muerte, en Java. Salsas: Son pequeños conos que emiten agua salada y cieno, junto con gran cantidad de CO2 en forma de burbujas. Son frecuentes en Sicilia, Islandia, México, etc. Soffioni boracifero (Toscana) Soffioni: Es un caso más de fumarolas. Es una emisión de vapor de agua a temperaturas superiores a 100ºC. a través de grietas en ciertas regiones volcánicas, como las de La Toscana italiana. Al enfriarse se suelen depositar ácido bórico (H3BO3) y otros boratos. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto La Soufrière (Guadeloupe, Francia) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto La Soufrière (Guadeloupe, Francia) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto La Soufrière (Guadeloupe, Francia) © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Volcanes de España En la Península no hay volcanes activos y se conocen varios inactivos, que se encuentran en las zonas que aparecen en el mapa. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Olot y La Garrotxa (Gerona): Su origen está relacionado con la convergencia N-S que, desde el Mioceno hasta la actualidad, se está produciendo por el choque entre las placas africana y euroasiática. Esta compresión formó, en esta zona, un sistema de fracturas a través de las que se emitieron los materiales volcánicos. De erupciones estrombolianas y freatomagmáticas, y dieron lugar a conos volcánicos y coladas, y maares, respectivamente. La composición geoquímica de coladas y piroclastos es basáltica alcalina, y petrológicamente predominan basaltos y basanitas. Los mas relevantes son: Croscat, Puig de la Costa, Puig de Martinyà, Puig Jordà, Santa Margarida, Roca Negre y Crosa Estanyol. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Islas Columbretes (Castellón): Representan la actividad eruptiva cuaternaria de la zona volcánica del Golfo de Valencia, donde se incluyen también el vulcanismo mioceno de Cofrentes, Picasent, Mallorca y fondos submarinos limítrofes. La isla Columbrete Grande es un cono hidromagmático, cuya edad está comprendida entre 1 y 0,33 m.a. Las rocas volcánicas de esta isla son de composición básica alcalina (basanitas). Los tres volcanes más significativos de esta zona son: Las islas Columbretes (Castellón), Picasent (Valencia) y Cofrentes (Valencia). © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Campo de Calatrava (Ciudad Real): Esta zona volcánica se extiende desde los Montes de Toledo a Sierra Morena. Comprende unos 200 edificios volcánicos, generados por erupciones estrombolianas y freatomagmáticas. La composición de las rocas volcánicas es variada, pues hay desde materiales básicos alcalinos hasta otros ultrapotásicos. Los materiales más antiguos tienen una edad comprendida entre 8,7 y 6,4 m.a. Pero la etapa volcánica principal, que da lugar a la mayor parte de los edificios, es de edad pliocena-cuaternaria: entre 3,7 m.a y 0,7 m.a. Los dos volcanes más relevantes de esta zona son: La Yezosa y Columba, ambos en Ciudad Real. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Región volcánica del sureste (Almeria y Murcia): Se sitúa en la parte oriental de las cordilleras Béticas, y se extiende desde el Cabo de Gata hasta el Mar Menor. La actividad volcánica de este área fue muy variada, tanto subaérea como submarina, combinándose erupciones efusivas con otras muy explosivas. Por ello, la zona posee una gran diversidad de litologías y de morfologías volcánicas como, calderas volcánicas, conos estrombolianos e hidromagmáticos. Además, la erosión de los edificios volcánicos ha dejado al descubierto morfologías subvolcánicas como domos, chimeneas y diques. Destacan las Islas del Mar Menor, Mazarron, Cancarix y El Carmoli (Murcia) y Cabo de Gata (Almeria). © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Isla de Alborán: Durante los inicios de la colisión entre las placas africana y eurasiática se origina un magmatismo de carácter toleíticoo ó transicional (bajos valores en álcalis Na2O, K2O y Ti), que aparece representado en la isla volcánica de Alborán. Este proceso continúa hasta el Plioceno, donde se forma la Cuenca de Alborán y el arco de Gibraltar, con una distribución simétrica perfecta del carácter volcánico de sus materiales desde el centro del mar de Alborán hacia los bordes. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Islas Canarias: Constituye un ejemplo de islas volcánicas formadas en el interior de una placa oceánica, con un magmatismo de carácter alcalino. Desde el Oligoceno (unos 35 m.a.) hasta la actualidad, una anomalía del Manto terrestre ha dado lugar a un punto caliente sobre la litosfera oceánica jurásica, que estaba situada en el margen continental africano. La actividad de este punto caliente ha ido desplazándose hacia el oeste, por lo que las islas orientales son más antiguas (Fuerteventura y Lanzarote, con una edad entorno a los 22 millones de años) que las occidentales (El Hierro con unos 1,2 m.a.). Cada isla comienza a formarse mediante un vulcanismo submarino basáltico alcalino, primero de carácter efusivo y, posteriormente, más explosivo a medida que el edificio volcánico insular se acerca a la superficie del mar. Estos materiales volcánicos submarinos constituyen los denominados Complejos Basales de las islas, que sólo afloran en Fuerteventura, La Gomera y La Palma. Cuando el edificio insular alcanza la superficie del mar, las erupciones son ya subaéreas, y se emiten grandes volúmenes de coladas. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto El apilamiento de estos materiales, y su erosión posterior, ha dado lugar a la formación de los edificios basálticos antiguos que afloran en la mayor parte de las islas. Con el tiempo, los magmas basálticos iniciales cambian su composición química, emitiéndose materiales más diferenciados (tefritas, traquibasaltos, traquitas y fonolitas). Cuando estas emisiones se concentran en un área generan edificios centrales sálicos, o estratovolcanes, como es el caso del Teide en Tenerife. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Las últimas etapas constructivas de las Islas Canarias se han caracterizado por erupciones basálticas estrombolianas, cuyos materiales cubren superficies significativas en todas las islas. Con frecuencia, los edificios volcánicos aparecen alineados siguiendo las principales líneas de debilidad estructural de Canarias, y sus materiales se adaptan al relieve preexistente. Tanto en el transcurso de los ciclos eruptivos como, sobre todo, en los periodos de inactividad volcánica, los edificios insulares se van erosionando, formándose encajados barrancos y depósitos sedimentarios. Las islas Canarias pueden tener fases de reactivación volcánica y, en muchas de ellas se han registrado episodios volcánicos recientes, como la del ultima erupción volcánica submarina española ocurrida en La Restinga (Hierro), con actividad desde octubre del 2011 hasta el 05/03/2012 o la ocurrida en el año 1971, en la isla de La Palma, donde emergió el volcán Teneguía. También es significativo el vulcanismo histórico de Lanzarote y Tenerife. © Alejandro del Valle, A. Carmelo Prieto Ángel Carmelo Prieto Colorado Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía Facultad de Ciencias Universidad de Valladolid