UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

MAGMATISMO

DEFINICION El magmatismo es un proceso geológico de origen interno que tiene lugar cuando la variación de presión y temperatura que experimenta una roca propicia la fusión total o parcial de sus componentes Es una mezcla de material rocoso fundido, de composición preferentemente silícea que contiene gases, agua, minerales y sólidos dispersos. Cuando el enfriamiento y consolidación se producen en el interior de la tierra, reciben el nombre de plutónicas, Si ocurren en la superficie terrestre se llaman rocas volcánicas. Los magmas se fusiona durante la formación de las rocas ígneas, cuando los magmas subsiguientemente se enfrían y se cristalizan se forman las rocas magmáticas. Según la composición química de los magmas, se pueden dividir en 2 categorías: 1. Magmas ácidos: viscosos y con un porcentaje muy alto de sílice. 2. Magmas básicos: fluidos y con menor contenido en sílice. Los materiales fundidos pueden

volver a solidificar formando las llamadas rocas ígneas o magmáticas ORIGEN Se generan por la fusión total o parcial de rocas profundas de la corteza Inferior y manto superior. Los materiales de estas zonas se encuentran en condiciones cercanas al punto de fusión, siendo lo más probable que sólo una pequeña fracción del material se encuentre fundida y que la mayor parte de las rocas siga en estado sólido, a este fenómeno se denomina fusión parcial. La fracción fundida es un líquido menos denso que la fracción sólida a través de la que asciende. El magma se almacena en bolsas denominadas cámaras magmáticas a profundidades menores. FACTORES FÍSICOS QUE CONDICIONAN LA FUSIÓN DE UN MAGMA

1. Presión.- Se debe al peso de los materiales que tiene encima y aumenta proporcionalmente a su espesor y densidad. Un aumento de la presión provoca un aumento del punto de fusión de las rocas o minerales.

2. Temperatura.- Se calcula que la temperatura en zonas profundas de la corteza continental debe oscilar entre 500º y 700º ºC, las temperaturas en el manto son mayores, calculándose que a unos 100 Km. de profundidad será del orden de los 1.500 º C.

Para que se genere un magma es necesario que suba a temperatura o que descienda la presión. FASES DE LA CONSOLIDACIÓN DE UN MAGMA Se producen tres fases sucesivas delimitadas por intervalos de temperatura y que presentan caracteres especiales: Fase ortomagmática: Constituye la fase principal de la cristalización magmática. Abarca desde el origen del magma hasta que éste desciende su temperatura hasta los 500 ºC. Fase pegmatítico-neumatolítica: Tras la fase ortomagmática queda un líquido residual rico en volátiles, a partir de este líquido se produce la cristalización de micas, feldespatos y cuarzo y se originan las rocas llamadas pegmatitas. Su temperatura media es de 500 ºC aproximadamente.

Fase hidrotermal: Entre 400 y 100 ºC que una solución residual rica en agua, cuya fase más importante es la líquida, que escapa por las grietas y cavidades de las rocas cercanas. Parte de estas soluciones pueden llegar a la superficie en forma de géiseres, fuentes termales o fumarolas FASES DE LA CONSOLIDACIÓN DE UN MAGMA Se producen tres fases sucesivas delimitadas por intervalos de temperatura y que presentan caracteres especiales:

1. Fase ortomagmática: Constituye la fase principal de la cristalización magmática. Abarca desde el origen del magma hasta que éste desciende su temperatura hasta los 500 ºC.

2. Fase pegmatítico-neumatolítica: Tras la fase ortomagmática queda un líquido residual rico en volátiles, a partir de este líquido se produce la cristalización de micas, feldespatos y cuarzo y se originan las rocas llamadas pegmatitas. Su temperatura media es de 500 ºC aproximadamente.

3. Fase hidrotermal: Entre 400 y 100 ºC que una solución residual rica en agua, cuya fase más importante es la líquida, que escapa por las grietas y cavidades de las rocas cercanas. Parte de estas soluciones pueden llegar a la superficie en forma de géiseres, fuentes termales o fumarolas.

MAGMAS PRIMARIOS Se conocen tres tipos de magmas primarios, dando lugar a tres series de rocas ígneas:

1. Magmas Toliticos: Se generan en las dorsales oceánicas como consecuencia de la fusión parcial de las peridotitos del manto a poca profundidad. El magma llega a las capas superficiales rápidamente, por lo que no hay tiempo para su evolución o diferenciación y se origina basaltos y gabros. Porcentaje en Silicio Si02 de este magma: 50 %

2. Magmas alcalinos: Es un magma rico en metales alcalinos, especialmente en Sodio y en Potasio. Se genera a partir de la fusión parcial de peridotitos en zonas profundas, suelen aparecer en ambientes de rift continental y vulcanismo de intraplaca, son escasos en zonas de subducción y no se han descrito en dorsales oceánicas. Porcentaje en Silicio Si02 de este magma: 45 %

3. Magmas calcoalcalinos: Se forma por fusión a gran profundidad (100-150 Km.) de corteza oceánica subducida. Su ascenso es complicado, tanto por la gran profundidad como por la complejidad de las zonas de subducción, existiendo bastante tiempo para la diferenciación. La serie de calcoalcalina da lugar a andesitas y riolitas y a sus equivalentes plutónicos diorita y granito.

RESULTADOS DEL MAGMATISMO ROCAS IGNEAS Las rocas magmáticas o ígneas constituyen aproximadamente el 80% de la corteza de la Tierra, tanto en continentes como en océanos. Como ya hemos dicho provienen de la solidificación de una solución de silicatos fundida denominada magma. Hay dos tipos principales de rocas ígneas:

1. Las plutónicas o intrusivas , Las rocas plutónicas o intrusivas se forman a partir de magma solidificado en grandes masas en el interior de la corteza terrestre. El magma, rodeado de rocas preexistentes (conocidas como rocas caja), se enfría lentamente, lo que permite que los minerales formen cristales grandes, visibles a simple vista, por lo que son rocas de "grano grueso". Tal es el caso del granito o el porfido

2. Las rocas volcánicas o extrusivas, se forman por la

solidificación del magma (lava) en la superficie de la corteza terrestre, usualmente tras una erupción volcánica. Dado que el enfriamiento es mucho más rápido que en el caso de las rocas intrusivas, los iones de los minerales no pueden organizarse en cristales grandes, por lo que las rocas volcánicas son de grano fino (cristales invisibles a ojo desnudo), como el basalto, o completamente amorfas (una textura similar al vidrio), como la obsidiana. En muchas rocas volcánicas se pueden observar los huecos dejados por la burbujas de gas que escapan durante la solidificación del magma

Las rocas ígneas pueden clasificarse, en función de la proporción de silicatos claros y oscuros, como sigue:

• Rocas félsicas o de composición granítica. • Rocas máficas o de composición basáltica • Rocas andesíticas o de composición intermedia. • Rocas ultramáficas.

VULCANISMO

DEFINICIÓN Volcán es aquel lugar donde la roca fundida o fragmentada por el calor y gases calientes emerge a través de una abertura desde las partes internas de la tierra a la superficie. La palabra volcán también se aplica a la estructura en forma de loma o montaña que se forma alrededor de la abertura mencionada por la acumulación de los materiales emitidos. Generalmente los volcanes tienen en su cumbre, o en sus costados, grandes cavidades de forma aproximadamente circular denominadas cráteres, generadas por erupciones anteriores, en cuyas bases puede, en ocasiones, apreciarse la abertura de la chimenea volcánica. Los volcanes compuestos pueden expulsar lava acompañada por nubes de ceniza, bombas, fragmentos de lava, cristalizados, material vidrioso y gases calientes TIPOS DE VOLCANES (POR SU MORFOLOGIA)

1. Conos de Ceniza.- Estos conos se forman por el apilamiento de escorias o ceniza durante las erupciones basálticas, en las que predominan los materiales calientes solidificados en el aire, y que caen en las proximidades del centro de emisión. Las paredes de un cono no pueden tener en este caso pendientes muy altas, por lo que generalmente tienen ángulos comprendidos entre 300 y 400. Son de forma cónica, base circular, y no pocas veces exceden los 300m de altura.

2. Volcanes en escudo.- Son aquellos cuyo diámetro es mucho mayor que su altura. Se forman por la acumulación sucesiva de corrientes de lava muy fluídas, por lo que son de poca altura y pendiente ligera. Su topografía es suave y su cima forma una planicie ligeramente encorporadas.

3. Volcanes estratificados.- Son los formados por capaz de material fragmentario y corrientes de lava intercaladas, lo que indica que surgieron en épocas de actividad explosiva, seguidas por otras donde se arrojaron corrientes de lava fluida.

ACTIVIDAD VOLCANICA La salida de productos gaseosos, líquidos y sólidos lanzados por las explosiones constituye los paroxismos o erupciones del volcán, Los volcanes se pueden clasificar de diferentes maneras teniendo en consideración factores diversos. Con respecto a la frecuencia de su actividad eruptiva los volcanes pueden ser:

1. Volcanes activos: Los volcanes activos son aquellos que entran en actividad eruptiva. La mayoría de los volcanes ocasionalmente entran en actividad y permanecen en reposo la mayor parte del tiempo. Para bienestar de la humanidad solamente unos pocos están en erupción continua. El período de actividad eruptiva puede durar desde una hora hasta varios años.

2. Volcanes durmientes: Los volcanes durmientes son aquellos que mantienen ciertos signos de actividad como lo son las aguas termales y han entrado en actividad esporádicamente. Dentro de esta categoría suelen incluirse las fumarolas y los volcanes con largos períodos en inactividad entre erupción. Un volcán se considera activo si su última erupción fue antes de 25.000 años.

3. Volcanes extintos: Los volcanes extintos son aquellos que estuvieron en actividad durante períodos muy lejanos y no muestran indicios de que puedan reactivarse en el futuro. Son muy frecuentes, aunque la inactividad que las describe puede reactivarse nuevamente en muy raras ocasiones, estos volcanes generalmente han dejado de mostrar actividad desde hace muchos siglos antes de ser considerados extintos.

TIPO DE ERUPCIONES VOLCANICAS La temperatura, composición, viscosidad y elementos disueltos de los magmas son los factores fundamentales de los cuales depende el tipo de explosividad y la cantidad de productos volátiles que acompañan a la erupción volcánica. 1. Hawaiano o efusivo.- Sus lavas son bastante fluidas, sin que tengan

lugar desprendimientos gaseosos explosivos; estas lavas se desbordan cuando rebasan el cráter y se deslizan con facilidad por la ladera del volcán, formando verdaderas corrientes que recorren grandes distancias. Por esta razón, los volcanes de tipo hawaiano son de pendiente suave. Son bastante comunes en todo el planeta.

2. Estromboliano o mixto.- Este tipo de volcán recibe el nombre del

Stromboli, volcán de las islas Lípari (mar Tirreno), al Norte de Sicilia. Se originan cuando hay alternancia de los materiales en erupción, formándose un cono estratificado en capas de lavas fluidas y materiales sólidos. La lava es fluida, desprendiendo gases abundantes y violentos, con proyecciones de escorias, bombas y lapilli. Debido a que los gases pueden desprenderse con facilidad, no se producen pulverizaciones o cenizas. Cuando la lava rebosa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como en las erupciones de tipo hawaiano.

3. Vulcaniano.- Del nombre del volcán Vulcano en las islas Lípari. Se desprenden grandes cantidades de gases de un magma poco fluido, que se consolida con rapidez; por ello las explosiones son muy fuertes y pulverizan la lava, produciendo mucha ceniza, lanzada al aire acompañadas de otros materiales fragmentarios. Cuando la lava sale al exterior se solidifica rápidamente, pero los gases que se desprenden rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera y muy irregular, formándose lavas de tipo Aa. Los conos de estos volcanes son de pendiente muy inclinada.

4. Pliniano o vesubiano.- Difiere del vulcaniano en que la presión de

los gases es muy fuerte y produce explosiones muy violentas. Forma nubes ardientes que, al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas, que pueden llegar a sepultar ciudades, como ocurrió con Pompeya y Herculano y el volcán Vesubio. Se caracteriza por alternar erupciones de piroclastos con erupciones de coladas lávicas, dando lugar a una superposición en estratos que hace que este tipo de volcanes alcance grandes dimensiones. Otros volcanes de tipo pliniano son el Teide, el Popocatépetl y el Fujiyama

5. Freato-magmático o surtseyano.- Los volcanes de tipo freato-

magmático se encuentran en aguas someras, o presentan un lago en el interior del cráter, o en ocasiones forman atolones. Sus explosiones son extraordinariamente violentas ya que a la energía propia del volcán se le suma la expansión del vapor de agua súbitamente calentado. Normalmente no presentan emisiones lávicas ni extrusiones de rocas.

6. Peleano.- La lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar

por completo el cráter formando un pitón o aguja; la enorme presión de los gases, sin salida, provoca una enorme explosión que levanta el pitón, o bien destroza la parte superior de la ladera. Así ocurrió el 8 de mayo de 1902, cuando las paredes del volcán cedieron a tan enorme empuje, abriéndose un conducto por el que salieron con extraordinaria fuerza los gases acumulados a elevada temperatura y que, mezclados con cenizas, formaron la nube ardiente que ocasionó 28.000 víctimas.

Erupciones submarinas En el fondo oceánico se producen erupciones volcánicas cuyas lavas, si llegan a la superficie, pueden formar islas volcánicas. Las erupciones suelen ser de corta duración en la mayoría de los casos, debido al equilibrio isostático de las lavas al enfriarse, entrando en contacto con el agua, y por la erosión marina.

• Avalanchas de origen volcánico (Lahares) • Erupciones fisurales

VULCANISMO EXTRUSIVO 1. FLUJOS DE LAVA

Son lenguas coladas de lava que pueden ser emitidas desde un cráter superior, algún cráter secundario, desde una fisura en el suelo o sobre los flancos de un volcán impulsados por la gravedad; estos flujos se distribuyen sobre la superficie , según la topografía del terreno. En términos generales se producen en erupciones de explosividad baja o intermedia y el riesgo asociado a esa manifestación está directamente ligado a la temperatura y composición de lava, a las pendientes del terreno y a la distribución de población.

2. FLUJOS PIROCLASTICOS. El término " flujo piroclástico" se refiere en formas genérica a todo tipo de flujos compuestos por fragmentos incadescentes. Una mezcla de partículas sólidas o fundidas y gases a alta temperatura que pueden comportarse como líquido de gran movilidad y poder destructivo. A cierto tipos de flujos piroclásticos se les denomina nueves ardientes. Estos flujos, comúnmente se clasifican por la naturaleza de su origen y las características de los depósitos que se forman cuando el material volcánico flotante en los gases calientes se precipita al suelo. El aspecto de los flujos piroclásticos activos (flujos activo es aquél que se produce durante una erupción, y flujo, sin calificativo, sólo se refiere al depósito) es por demás impresionante.

El poder destructivo de los flujos piroclásticos dependen fundamentalmente de sus volúmenes y de sus alcances . El primer factor está controlado por el tipo de erupción que los produce y el segundo principalmente por la topografía del terreno, se mencionan tres tipos de flujos.

A. Cenizas. Partículas de menos de 2 mm de diámetro. Pueden ser microscópicas. B. Lapilli. Término de origen italiano, plural, (el singular sería lapillo). Se trata de fragmentos

de entre 2 y 64 mm (64 mm son 26 mm). C. Bombas volcánicas. Fragmentos de más de 64 mm.

Rocas piroclásticas.- Se llama rocas piroclásticas a las formadas por agregación de piroclastos; por ejemplo, la toba volcánica, formado por cenizas, o las ignimbritas, formadas por fragmentos heterogéneos arrastrados por flujo piroclástico. Las rocas piroclásticas son clasificadas entre las ígneas volcánicas, de acuerdo a su composición; pero por la forma en que se depositan, en estratos, presentan rasgos y propiedades más característicos de las rocas sedimentarias. LAHARES : Los lahares son flujos que generalmente acompañan a una erupción volcánica; contienen fragmentos de roca volcánica, CENIZA DE CAÍDA LIBRE: Estos depósitos, comúnmente son conocidos como capas de ceniza, cuando se consolidan son llamadas tobas. Estas cenizas frescas, frecuentemente contienen fragmentos de tamaño grande, por lo que pueden llamarse ceniza-lapilli o toba-lapilli en caso de contener moderado o abundante lapilli. Si contienen bloques de roca, entonces será toba-brecha; y será toba aglomerado si contiene bombas volcánicas FORMAS VOLCANICAS Calderas.- La mayoría de los volcanes presentan en su cima un cráter de paredes empinadas, por el interior. Cuando el cráter supera 1 km de diámetro se denomina caldera volcánica. Las calderas son estructuras de forma circular y la mayoría se forma cuando la estructura volcánica se hunde sobre la cámara magmática

parcialmente vacía que se sitúa por debajo. Si bien la mayoría de las calderas se crea por el hundimiento producido después de una erupción explosiva, esto no es así en todos los casos. Erupciones fisurales y llanuras de lava.- A pesar de que las erupciones volcánicas están relacionadas con estructuras en forma de cono, la mayor parte del material volcánico es extruido por fracturas en la corteza denominadas fisuras. Estas fisuras permiten la salida de lavas de baja viscosidad que recubren grandes áreas. Domo de lava.- La lava rica en sílice es viscosa y por lo tanto, apenas fluye; cuando es extruida fuera de la chimenea puede producir una masa bulbosa de lava solidificada que se denomina domo de lava. Chimeneas y pitones volcánicos.- Los volcanes se alimentan del magma a través de conductos denominados chimeneas. Estas tuberías pueden extenderse hasta unos 200 km de profundidad. En este caso, las estructuras proveen de muestras del manto que han experimentado muy pocas alteraciones durante su ascenso. MAGMATISMO INTRUSIVO A. Un batolito es un cuerpo de roca ígnea intrusiva.

Etimológicamente significa "piedra profunda" (del griego, bathos,= profundo y lithos= piedra). Se originan por el enfriamiento y solidificación del magma en el interior de la corteza terrestre plutones; la acción de la lluvia y el viento pueden causar que estas rocas queden al descubierto en forma de masas rocosas de grandes dimensiones denominadas batolitos, que abarcan un área mayor a 100 km cuadrados.

B. Los lacolitos: son plutones concordantes que se forman cuando el magma intruye en un

ambiente cercano a la superficie. Son similares a los sill, ya que se forman cuando el magma se introduce entre capas sedimentarias a escasa profundidad, pero a diferencia de estos, el magma que los genera es más viscoso (félsico) por lo que forma una masa lenticular que deforma los estratos superiores

C. Sill: es una masa tabular de roca ígnea, con frecuencia horizontal, que ha sido intrusionada lateralmente entre dos capas antiguas de roca sedimentaria, capas de lava volcánica o toba volcánica, o incluso a lo largo de la foliación en rocas metamórficas. Las láminas están siempre paralelos a las capas de rocas naturales de la región. Pueden ser confundidos con frecuencia con flujos de lava cuando son vistos desde un punto de vista geológico, sin embargo existe una diferencia fundamental entre estos. Cuando los flujos de lava entran en la roca siempre lo hacen por la superficie, calentando sólo un lado de la roca natural de la región. Por el contrario, la intrusión de los sill en la roca crea un calentamiento en ambos lados.

D. Dique.- En geología, un dique es una formación ígnea intrusiva de forma tabular. Su espesura es generalmente mucho menor que sus restantes dimensiones y puede variar de algunos milímetros hasta muchos metros, mientras que su extensión lateral puede alcanzar muchos kilómetros. Un dique atraviesa capas o cuerpos rocosos preexistentes, lo que implica que un dique es siempre más reciente que la roca en la cual está contenido. Casi siempre presentan una gran inclinación o una inclinación próxima a la vertical, pero la deformación de origen tectónica puede provocar la rotación de los estratos atravesados por el dique de tal forma que este puede volverse horizontal. Las intrusiones conformadas casi horizontalmente a lo largo de estratos son llamadas sills.