La Geología como ciencia

Vulcanismo

Definición y extensión

Se entiende por vulcanismo al fenómeno de llegada de un magma a la superficie terrestre. Su frecuencia es elevada, del orden de 20 erupciones por año. La distribución es amplia, pero restringida a ciertas zonas: zonas de contacto entre placas y fallas profundas.

Clasificación

La clasificación se realiza en base a criterios mineralógicos y químicos.

En función del contenido de SiO₂, tenemos el diagrama TAS, basado en la relación:

Na₂O + K₂O -------> SiO₂

Así, se distinguen las series, dispuestas en orden ascendente, según el contenido de SiO₂:

• Serie calcoalcalina.
  Basalto -> Andesita basáltica -> Andesita -> Dacita -> Riolita
• Serie toleítica.
  Basalto -> Andesita basáltica -> Andesita -> Dacita -> Riolita
• Serie moderadamente alcalina.
  Basalto -> Latita -> Traquita
• Serie fuertemente alcalina.
  Basalto -> Tefrita -> Fonolita

Mecanismos y factores que controlan las erupciones volcánicas

Para que un magma pueda ascender hasta la superficie es necesario un conducto apropiado. Estos conductos, son fracturas que se producen gracias a la existencia de esfuerzos tensionales en la base de la litosfera y se continúan y ensanchan debido a la fuerza ascensional del propio magma.

El ascenso del magma a través de un conducto viene condicionado por una serie de factores:

• Diferencias de presión y densidad con respecto a las rocas que atraviesa.
• La viscosidad del propio magma.
• El contenido en fracción volátil.
• La temperatura del magma.

· Efectos de la diferencia de presión y temperatura respecto a la rocas que atraviesa. El magma tiende a moverse desde zonas de mayor presión de confinamiento (zona de generación del magma), a la de menor presión (superficie).

La densidad del magma es inferior a la del manto superior y a la de la corteza inferior. Por lo tanto, tenderá a ascender a zonas donde las rocas presentan una densidad igual, corteza superior y superficie.

· Efecto de la viscosidad. La viscosidad condiciona la fluidez del magma y por tanto su capacidad de movimiento y ascenso. La viscosidad de un magma disminuye con:

• Aumento de la temperatura.
• Contenido de H₂O disuelto en el magma.
• Ligeros aumentos de presión.

· Contenido de volátiles. Los magmas pueden disolver cantidades variables de H₂O, CO₂, SO₂, CO, SH₂ e H₂. La solubilidad de estos gases en el magma depende de la composición, la temperatura y sobre todo la presión.

En el ascenso, la presión a la que está sometido el magma disminuye, lo que implica que la solubilidad de los gases en el magma sea menor, formándose así una fracción volátil que hace que aumente la viscosidad del mismo, limitando su capacidad de ascenso y aumentando la explosividad de la erupción.

La explosividad de una erupción depende, fundamentalmente, de la viscosidad y el contenido de la fracción volátil del magma.

· Efecto de la temperatura. La temperatura del magma, condiciona, como ya se ha dicho, su viscosidad y la solubilidad de los gases, por tanto, su capacidad de ascenso.

Los magmas de mayor temperatura, son magmas más básicos, ascendiendo y extruyendo a mayor temperatura. Por ejemplo, un magma básico con una temperatura de entre 1200°C a 1300°C es manos viscoso que un ácido generado entre 700°C y 900°C.

Productos volcánicos

Se distinguen dos tipos fundamentales:

• Lavas.
• Piroclastos.

Lavas

Las lavas son el producto de la extrusión de una magma. Se trata de un material masivo, con vacuolas y fases minerales dentro de una matriz, más o menos cristalizadas. Este tipo es propio de magmas con baja viscosidad y un contenido en volátiles también bajo.

Piroclastos

Los piroclastos son materiales fragmentados producto de la erupción. Están compuestos por cristales individuales, fragmentos de roca o lava, fragmentos de cristales, etc. que son lanzados al aire durante la erupción.

Los piroclastos se forman cuando los gases, al escapar violentamente, en la parte superior de la chimenea o el conducto volcánico, fragmentan el material fluido lanzándolo a gran altura.

La mayor parte de los piroclastos caen cerca de la boca eruptiva donde se acumulan y forman el cono volcánico. Otros fragmentos caen en zonas más alejadas, formando capas extensas, cada una de las cuales corresponde a una fase explosiva. En muchas regiones estas capas adquieren el carácter de "nivel guía".

Clasificación de los piroclastos

Se clasifican según el tamaño, forma y composición. Así tenemos:

• Tamaño superior a 64 mm. Son los de mayor tamaño y se les denomina de forma genérica escorias. Las que adquieren al girar en el aire una forma redondeada reciben el nombre de bombas.
• Tamaño entre los 0.5 cm. y 3 cm., se denominan lapillis.
• Los de tamaño inferior a los 5 mm. reciben el nombre de cenizas.

Los productos piroclásticos proceden de magmas que poseen una viscosidad alta y un alto contenido en volátiles.

Tipos de lavas

El material magmático fluido que alcanza la superficie y se derrama sobre la misma formando coladas, contiene todavía una importante cantidad de gases, que junto con la temperatura y la composición química del magma, influirán en el grado de viscosidad de la colada y por tanto en su velocidad, dimensiones y estructura.

La viscosidad aumenta al desgasificarse y enfriarse paulatinamente la colada en su avance. Las coladas más viscosas (generalmente de composición ácida) son potentes y de escaso recorrido, en cambio las más fluidas, que son básicas, recorren largas distancias a gran velocidad.

Los rasgos estructurales de las coladas se relacionan con su proceso de enfriamiento, al que se debe básicamente la formación de grietas y cinturones de tracción y la existencia de los siguientes tipos de lavas:

• Aa. Esa denominación corresponde a un término hawaiano que equivale a Malpaís, y define una superficie rugosa y áspera, cuyo caso extremo es el de las lavas en bloques, totalmente caóticos.
• Pahoehoe. También es un término hawaiano que significa superficie lisa. Sus variantes son las lavas cordadas, en tripas, ...
• Coladas en bloques. El gradiente térmico a lo largo de la colada produce una velocidad de enfriamiento que genera fracturas de refracción perpendiculares a sus límites, dando lugar a disyunciones columnares, prismáticas, lajeada y en bolas.

Domos

El extremo de viscosidad del magma, en cuanto a formas constructivas se refiere, viene representado por los domos volcánicos, en los que el magma se acumula sobre el mismo punto de alimentación, formando una cúpula o aguja.

Se distinguen dos tipos de domos:

• Domos endógenos: Se generan a partir de la misma roca del conducto volcánico, formando a veces agujas o espinas.
• Domos exógenos: Se producen fuera del conducto por acumulación de coladas lávicas. Como antes se mencionó, estas estructuras se producen en magmas altamente viscosos de composición ácida, dando riolitas y fonolitas.

Lavas submarinas

Dado que a cierta profundidad en el mar, la presión hidrostática ejercida por el agua del mar es mayor que la de volátiles del magma, no se produce una devolatilización del mismo, por ello no son erupciones explosivas.

La parte de la colada que está en contacto con el agua se enfría rápidamente formando un vidrio, aún plástico. Al continuar fluyendo el magma se forman unas protuberancias en la parte inferior y superior de las mismas, que pueden separarse y rodar a favor de la pendiente acumulándose y originando así las lavas almohadilladas o pillow-lavas.

Como consecuencia del gradiente térmico de en enfriamiento de las lavas almohadilladas, presentan una zonación concéntrica, donde varía el grado de cristalinidad de la roca, desde el núcleo que es más cristalino al borde que es vítreo. Esta zonación, da lugar a fracturas radiales de tracción, típicas de lavas.

Rocas piroclásticas

Se generan en magmas muy viscosos con alto contenido en volátiles. Al ascender estos magmas a zonas menos profundas, se produce una disminución de la presión, y como consecuencia de ello, una rápida exolución de la fase gaseosa, después una expansión de gases, a continuación una vesiculación y finalmente se produce el mecanismo explosivo.

Atendiendo a la condición de estos productos piroclásticos se pueden formar:

• Lavas de escoria. Se trata de una acumulación de forma cónica de material fragmentario, ceniza, lapilli, bloques y bombas, consecuencia del depósito aéreo en las cercanías del conducto de emisión.
• Lluvias de cenizas. Se forma una columna eruptiva de material muy fino y gases que se distribuye en el aire y se deposita en la superficie terrestre, a lo largo de un área relativamente extensa. La dispersión de las cenizas viene determinada normalmente por la dirección del viento.
• Ignimbritas y nubes calientes. Se generan por colapso gravitatorio de una columna eruptiva, flujo de materiales piroclásticos y gases sobre la superficie terrestre.
• Las cenizas y los piroclastos se sitúan en la parte inferior de la avalancha y cercanas a la superficie del terreno. Las cenizas y los gases forman una nube ardiente, generados a partir de emisiones de magmas muy viscosos y gasificados.

• Lahares. Es el nombre con el se conoce en Indonesia a las avalanchas de lava, bloques y fango que se forman en las laderas de los volcanes activos y que bajan rápidamente a favor de las grandes pendientes, arrastrando todo el material que encuentra a su paso, depositándose después de forma caótica al romperse la pendiente. Es decir, se trata de avalanchas o corrientes de fango de material volcánico removido y embebido en agua. La procedencia del agua puede ser diversa: tormentas, ríos o deshielos.
• Hialoclastitas. Son fragmentos de vidrio volcánico soldado o no, que se genera por la rotura del vidrio al entrar en contacto con el agua fría. El enfriamiento es rápido asicomo la fragmentación del vidrio de la lava que avanza por el agua. Suelen estar asociadas a las lavas almohadilladas.
• Maares. Su nombre procede de la denominación que reciben en la región volcánica de la fosa del Rhin, utilizada para designar a las edificaciones anulares formadas por erupciones hidromagmáticas. Es un mecanismo violento, explosivo, por la vaporización del agua que entra en el magma. Las características son:
  • Existe gran energía.
  • Los depósitos forman estructuras laminares iguales, paralelas y cruzadas.
  • Existe gran cantidad de rocas cercanas al centro de emisión.
  • Se trata de depósitos con escasa selección de tamaños.

Morfología volcánica

· Las depresiones en el centro o en la cima de un edificio volcánico pueden ser:

• Cráteres. Tienen un diámetro inferior a 1 Km. y se forman por la actividad explosiva en el conducto.
• Calderas. El diámetro es mayor a 1 Km. Son depresiones de forma elipsoidal o circular, bordeadas en todo o en parte de su perímetro por un fuerte escarpe. Se forman como consecuencia del colapso de la cúpula de un gran edificio, al vaciarse la cámara magmática existente bajo el mismo. También pueden formarse a causa de explosiones asociadas al fenómeno eruptivo, o bien ser puramente erosiva, pero normalmente estos dos mecanismos solo complementan al colapso gravitatorio.

· Edificios volcánicos. Se forman por la acumulación, en distintas proporciones, de lavas, piroclastos y algunas intrusiones filonianas.

· Mesetas basálticas o de plateaux. Son acumulaciones de lavas planares de gran extensión, formadas a partir de erupciones fisurales de magma poco viscoso: basaltos toleíticos, alcalinos, nefelínicos y riolíticos.

Existe una escasez de productos piroclásticos. Aparecen algunos "sills" (son cuerpos de diques formados por la intrusión de magma según planos de estratificación) y enjambres de diques, como por ejemplo, los Basaltos del Río Columbia o la Meseta del Deccan y Karoo.

· Volcanes en escudo. Son formas cónicas de pendientes suaves, producidas fundamentalmente por lavas que se acumulan alrededor de un centro eruptivo. Estas construcciones son propias de magmas basálticos, con escasez de productos piroclásticos, como es el caso de los volcanes de Hawaii.

· Estratovolcanes o volcanes compuestos. Se trata de formas cónicas truncadas en su cima por un cráter de gran pendiente, y con complejas estructuras resultado de la acumulación alternante de flujos lávicos, material piroclástico, diques, sills, etc.

Aparecen conos de menor tamaño en las laderas, denominados conos adventicios, que son consecuencia de la existencia de conductos de emisión secundarios.

Estos edificios, son el producto de emisiones volcánicas, donde se produce una alternancia de períodos donde existe una actividad explosiva importante, con otros de tranquilidad evidenciados por andesitas y dacitas.

· Volcanes formados por depósitos laminares piroclásticos. Son grandes áreas de terreno cubiertas, sobre todo, por depósitos piroclásticos: láminas de ignimbritas de composición riolítica, cenizas, piroclastos de caída y pequeñas coladas de barro.

Aparecen asociadas a calderas, domos y pitones (elevaciones topográficas resultantes de la erosión de un edificio volcánico, y esta derivación, es el vestigio de un antiguo conducto de emisión). Los magmas son muy viscosos y de naturaleza ácida.

Vulcanismo en placas litosféricas

Se diferencian las siguientes zonas:

• Vulcanismo en corteza oceánica, en las dorsales.
• Vulcanismo en arco-isla y margenes continentales activos.
• Vulcanismo en placas continentales.

Vulcanismo producido en las dorsales. Se trata de zonas de generación de corteza. En estas zonas se aprecia la secuencia toleítica, con basaltos de bajo contenido en K₂O y TiO₂, asicomo rocas básicas, ultrabásicas e intermedias. La procedencia es mantélica.

El vulcanismo en islas oceánicas que aparecen en mitad del océano y que no forman arco-islas. Pueden encontrarse encima de la dorsal (Islandia) o alejadas de la misma (Azores, Canarias, Cabo Verde o Hawai).

En Islandia, aparece la serie toleítica, basaltos y en menor proporción rocas intermedias y ácidas. El contenido en K₂O es mayor que las series toleíticas de la dorsal oceánica.

Las islas oceánicas que se encuentran alejadas de la dorsal, pudieron en un tiempo pertenecer a ella, o estas asociadas a fallas transformantes o en puntos calientes. En estas islas pueden aparecer rocas de las series toleíticas, alcalina y fuertemente alcalina.

Dentro de este tipo, aparecen los Guyots, que son elevaciones submarinas de forma cónica truncada y que corresponden a islas posteriormente sumergidas.

Vulcanismo en arco-isla y margenes continentales activos. Son áreas asociadas a zonas de subducción. Dentro de esta clase tenemos:

• Arco-islas. Como ejemplo tenemos la Nuevas Hébridas, las Marianas y las Antillas Menores. En estas zonas se encuentran series toleíticas y calcoalcalinas con predominio de términos andesíticos.
• En estas zonas existe una evolución espacio-temporal del vulcanismo a medida que la zona de subducción evoluciona, desde la fosa al interior de la placa que es subducida. Los productos magmáticos evolucionan desde la serie toleítica, pasando por la calcoalcalina hasta la shoshonítica (calcoalcalina rica en K₂O).
• Márgenes activos. Esta el del Pacífico en Suramérica, Nueva Zelanda, Filipinas y Japón. En ellas aparecen series calcoalcalinas con predominio de andesitas. También existen variaciones espacio-temporales de vulcanismo como en el caso de las arco-islas.

Vulcanismo en placas continentales. Se diferencian dos grandes tipos:

• Vulcanismo en cinturones orogénicos intercontinentales. Se trata de zonas de colisión de placas continentales, como es el caso del Himalaya, Armenia, Turquía y Grecia. El vulcanismo registrado en estas zonas es fundamentalmente calcoalcalino con predominio de andesitas y en menor proporción alcalino.

• Vulcanismo en zonas de rift continental. Como ejemplos más significativos está el Rift del Este de Africa y Mar Rojo. En estas zonas existe magmatismo desde el Mioceno, concretamente en el sur de la zona del Lago Victoria, hay magmatismo básico y extremadamente alcalino, pero hacia el norte (zona de Agar) es de afinidad toleítica.
  
  En el Mar Rojo, la evolución ha variado en el tiempo, desde un carácter alcalino o fuertemente alcalino a toleítico, a medida que el mar se ha ido abriendo.
  
  Además, existen otros rifts continentales abortados como: Deccan (India), Karoo (Africa), Río Columbia (EE.UU) y basaltos toleíticos o de plateaux en el Macizo Central Francés, de carácter calcoalcalino o fuertemente alcalino.