Clase 1 y 2 Vulcanologia

VULCANOLOGIA

MSC ING. NINO PUMA

VULCANOLOGIA La vulcanología es el estudio de los volcanes, la lava, el magma y otros fenómenos geológicos relacionados.

HISTORIA DE LA VULCANOLOGIA

• En año 7000 aC. Encontrada en el yacimiento neolítico en Anatolia Turquía.• Grecia y antiguo Roma se creía que eran trabajos de los dioses creando mitos.• Platón decía que un rio de fuego circulaba y alimentaba todos los volcanes.• Aristóteles decía fuego era resultado de la fricción del viento.• En el pensamiento cristiano se decía que los volcanes eran producto del diablo.• En el renacimiento básicamente se preguntaban que generaba la combustión.

Los volcanes se forman cuando el material caliente del interior de la Tierra asciende y se derrama sobre la corteza. Este material caliente, llamado magma, puede provenir de dos fuentes; del material derretido de la corteza en subducción o provenir de mucho más adentro de un planeta.

Como se forman los volcanes?

II DINAMICA DEL GLOBO, MAGMAS Y VOLCANES

1. Estructura interna de la tierra

SIALρ 3.3 gr/cm3

SIMAρ 5 -6 gr/cm3

NIFEρ 10.6 gr/cm3

D. Gutemberg

D. Lehmann no muy bien definida

D. Mohorovicic

- denso

+ denso

Ojo existe una discontinuidad (Conrad) a 15 Km, en zona de transición de composición granítica y basáltica


Deriva de los continentes

Wegener (1912) propuso y aceptada en 1960geodésicos, movimientos geofísicos, isostasiageológicos, estructuraspaleontológicos Paleoclimáticos climas.

EXPANSION DEL FONDO OCEANICO

La expansión de los fondos oceánicos ocurre en las dorsales oceánicas, donde se forma nueva corteza oceánica mediante actividad volcánica y el movimiento gradual del fondo alejándose de la dorsal. Este hecho ayuda a entender la deriva continental explicada por la teoría de la Tectónica de placas.

EXPANSION DEL FONDO OCEANICO

En 1968 surgió la teoría de la tectónica de placas. La capa externa de la tierra esta dividida en placas similar a un rompecabezas.

Estas placas, como consecuencia de las fuerzas internas de la Tierra, se mueven unas respecto a las otras de manera independiente unos pocos centímetros al año. Demasiado lento para notarlo, aunque este movimiento sea constante. Este desplazamiento provoca, en ocasiones, que las placas choquen entre sí.

Fronteras de placas

Zona de divergencia. Expansión 2.5 cm/año. Ejemplo . Dorzal (Islandia) P Norteamericana – y P Euroasiática y RIFT. Fallas laterales y grabens.

2. Fronteras de placas y vulcanismo

Fronteras de placas

Los Límites de las Placas

Convergentes.

C. O – Continente, fosa profunda Perú-Chile, muy sísmico, volcánico.C. O –O, fosa muy profunda P Pacifica-Filipinas (Marianas).C. Continente–Continente, son pocos densa, origina los Alpes e Himalaya (India-Euroasia).

Fronteras de placas

Zonas de transformación, en donde las placas se deslizan tangencialmente en la superficie y no aparece ni desaparece corteza.

Zonas de frontera de placa, correspondientes a regiones relativamente anchas donde las fronteras no están bien definidas ni está claro el efecto de la interacción entre las diferentes placas.

3. Vulcanismo en las zonas de subducción y Dorsales oceánicas, vulcanismo de hot-spot

Penetración de la capa litosférica

Zonas de subducción

Japón o Filipinas

Vulcanismo de zona de dorsales

Vulcanismo de hot spot

Región del manto superior presentan una temperatura mas alta que otras regiones del manto; se dice que la temperatura es debido a la fricción de los diferentes tipos de magmas. También se cree que se producen por fusión de elementos radioactivos en magmas ricos en estos.

Asciende desde el núcleo-manto en forma de diapiro

4. Génesis del magmas

MAGMASMaterial silicatado fundido contiene una cantidad mas o menos importante de gasesSistema multicomponente de elementos químicos

Magma calcoalcalino

Fusión parcialPrimeros en fundirse son los de baja

temperatura

Toleiticos (Basico-máficos)Calcoalcalinos (intermedio)Alcalinos (ácido –Félsico)

4. Génesis del magmas

ROCAS IGNEAS Y CRISTALIZACION FRACCIONADA

TIPOS DE ROCAS

ROCAS IGNEAS

CICLOS DE LAS ROCAS

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS METAMORFICAS

Asociación natural de minerales, provenientes de enfriamiento por diferenciación magmática del magma. ROCAS IGNEAS

MECANISMOS QUE EXPLICAN EL ORIGEN DE LAS ROCAS IGNEAS

PROCESO DE DIFERENCIACION MAGMATICA

1.- CRISTALIZACION FRACCIONADA

Zonación de la Cámara Magmática!!!

Empobrecido en Fe, Mg, CaK

Filtración por presiónAsentamiento de cristalesFlotación de cristalesZonación

Roca tipo A

Roca tipo B

SERIE DE BOWEN

+Fe, MgMAFICAS

+SiFELSICO

MAFICO

INTERMEDIO

1200 °C

600 °C

900 °C

2.- ASIMILACION MAGMATICA

3.- MEZCLA DE MAGMAS

La “Cristalización fraccionada” y la “Fusión parcial”:APLICACIONES

CASO 1: El magmatismo de dorsales y la secuencia ofiolítica

EL MAGMATISMO DE LAS DORSALES YLA SECUENCIA OFIOLÍTICA

• Aquí la litosfera se regenera en forma perpetua• Fusiones parciales en el manto bajo la dorsal, por concentración de calor de la convección.•Se trata de una fusión de peridotita (?). Dos argumentos:

•-1) Jirones de litosfera oceánica en cadenas antiguas...con peridotitas por debajo !!!*-2) La misma composición de la corteza oceánica (ver figura)

•Dos placas se separan los vacios son rellenados por derramesde magma.•Producto de fusión de peridotita, las dorsales crean filones de gabros y basaltos (rocas máficas)

•Si dorsal no-oceánica composición diferente, pues el magma debe atravesar un espesor > de rocas de diferente composición.


CASO 2 :El magmatismo de zona de subducción en arco insular

EL MAGMATISMO DE ZONA DE SUBDUCCION EN ARCO INSULAR

•Litosfera oceanica Litosfera oceanica•Arrastra sedimentos con mnrls de baja Tº (Ej. Qz), y tambien Feldsp, micas, etc• => En profundidad fusión de 3 cosas: 1) Peridotita (litosfera inferior) 2) Basalto gabroide (litosfera superior) 3) Mnrls de baja Tº arrastrados por la subducción

Caso dorsales....sólo máficos, mientras que este caso...toda clase de magmas!!

Ejemplos: * si Tº intermedias...magmas intermedias => volcanes andesíticos* si alcanzan Tº altas....magmas pueden ser máficos => basaltos !


CASO 3 :El magmatismo de zona de subducción en arco continental

La fusión parcial contiene toda la gama de silicatos Magmas decomposición variada !!!

• Litosfera oceánica Litosfera continental•Arrastre de mnls “frios” (Qz, feldespatos, arcillas), pero en MAYOR cantidad....prismas de acreción.

•Al llegar la fusión parcial, el material es mezcla de: (1) Peridotita de la litosfera inferior (2) La corteza basáltica gabroide de la litosfera oceánica superior(3) mnls de baja temperatura, arrastrados por la subducción

EL MAGMATISMO DE ZONA DE SUBDUCCION EN ARCO CONTINENTAL

En las primeras fases de la fusión pueden producirse magmas intermedios,incluso félsicos !!. La fases + calientes pueden alimentar planicies basálticas!* También, se acumulan GRANDES stocks GRANÍTICOS !!!

•El magmatismo hot-spot es responsable de volcanes intraplaca.•Este magmatismo proviene de la fusión parcial de la peridotita del manto

El magma es un magma máfico volcanes basálticos. Ej: Hawaii,La Reunion, etc


CASO 4 :El magmatismo de zona de Hot-Spot

EVOLUCIÓN DEL MAGMATISMO DE ZONA DE HOT-SPOT

•La placa se mueve, mientras el punto caliente sigue actuando en el mismo lugar

. Entonces....se forma una cadena de volcanes, donde los más viejos están cada vez más lejos del actual volcán activo

MAPA DE PRINCIPALES HOT-SPOT EN EL MUNDO

•Los HS: la > parte en dominio oceánico, y no emergen.Excepciones notables: - Hawaii, La Reunion

LA ACTIVIDAD MAGMATICA

Y SUS PRODUCTOS........Figura A


Y SUS PRODUCTOS........Figura B


Y SUS PRODUCTOS........Figura C

LA ACTIVIDAD MAGMATICAY SUS PRODUCTOS

A) Fenómenos geológicos susceptiblesde ser encontrados en una zona demagmatismo

B) Situación post-magmatismo, luego deinicio de erosión. Se observan diversoscuerpos extrusivos (o volcánicos) comoplateaux basaltos, volcanes. Tambien intrusivos (o plutónicos) como lacolitos,sill, dyke, neck, etc. Quedan por ser resis-tentes

C) Situación de estadio más avanzado deerosión. Se ha denudado grandes batolitosgeneralmente graníticos

Islandia, al extremo de la Mid-Atlantic ridge. Laboratorio naturalpara estudiar en superficie lo que ocurre bajo el mar.

Divergencia entre Placa NA y Placa Euroasiática => rifting (rompimiento en superficie) + volcanismo

Volcán Krafla (octubre 1980)

Hay 4 tipos de “fronteras” de placas:

1) Zonas de divergencia: donde se genera nueva corteza mientraslas placas se alejan una de la otra.

2) Zonas de convergencia: se “destruye” corteza, pues una de las placas subduce bajo la otra.

3) Zonas transformantes: no se crea ni destruye corteza, sino que ambas placas pasan deslizándose lateralmente.

4) Zonas amplias de frontera de placas: son zonas de amplia deformación montañosa, donde las fronteras no son claras

La Mid-Atlantic Ridge, que va de norte asur bajo el Atlántico, es el mas conocidoejemplo de frontera divergente.

* Tasa de expansión: 2.5 cm/año

1.- ZONAS DE DIVERGENCIA

Rifting en Islandia

Triangulo de Afar (AFR-Arab-IND)

2.- ZONAS DE CONVERGENCIA

•El tamaño de la Tierra no cambia...por tanto, existen zonas de “destruccion” de corteza => Zonas de Subducción

A) Convergencia Oceano-Continente:

• Tiene fosas profundascomo Perú-Chile trench

• Muy sísmico• ...y volcánico

En el Circulo de Fuego (fronteras convergentes) hay mucho volcanismo

B) Convergencia Oceano-Oceano:* Fosas muy profundas (Mariana Trench= 11,000 m)•Ej: Las Marianas, donde la rápida P Pacifico converge con P Filipina.* También las Aleutianas (PPacif –PNAmericana)

Islas Marianas

C) Convergencia Continente-Continente:•Colisión de cortezas, material “liviano”

•Gran elevación

•Ej: Himalayas (colisión India-Eurasia, hace unos 50 Ma)

•Las >s elevaciones ocurren desde hace 10 Ma.

•Hoy, Everest (8850 msnm)

La India se “levanto” en su parte norte, luego de su choquecon Eurasia . También, el Tibet alcanzo elevadas alturas.

3.- ZONAS TRANSFORMANTES•Cuando 2 placas pasan rozando horizontalmente•La mayor parte se encuentran en zonas oceánicas

Hay un ejemplo notable, que ocurreen tierra, es la Falla de San Andrés, donde la Placa Pacifica se muevehacia el NE mientras que la P NAhacia el W.

4.- ZONAS AMPLIAS DE FRONTERA DE PLACAS

•Zonas no bien definidas•La deformacion es extensa•Ej: Alpes-Mediterraneo, donde colisionan Eurasia –Africa con varios fragmentos o microplacas.* Tienen complicada geologia y sismicidad

Los “Hot Spots”

El magma proviene del manto profundo, atravesando la corteza.Los HS sirven de referencia para señalar los movs absolutosde las placas. Ej: Galapagos, Hawaii

1 PACIFIQUE 10 cm/an vers le Nord-Ouest

2 EURASIE 1 cm/an vers l'Est

3 AFRIQUE 2 cm/an vers le Nord

4 ANTARCTIQUE Tourne sur elle meme

5 INDE-AUSTRALIE 7 cm/an vers le Nord

6 AMERIQUE DU NORD 1 cm/an vers l'Ouest

7 AMERIQUE DU SUD 1 cm/an vers le Nord

8 NAZCA 7 cm/an vers l'Est

9 PHILIPPINE 8 cm/an vers l'Ouest

10 ARABIE 3 cm/an vers le Nord-Est

11 COCO 5 cm/an vers le Nord-Est

12 CARAIBE 1 cm/an vers leNord-Est

Velocidad de 12 placas /”puntos calientes”

Transferencia y almacenamiento de magmas

Se formo en el centro de expansión Pacifico-Nazca, en el Cenozoico temprano (Hampel, 2002).

Dorsal de Naca

Subducción en forma oblicua durante el Mioceno Medio (11.2 Ma). Las principales consecuencias de la migración lateral de la dorsal de Nazca son:

• Cambio de la geometría de la Costa. (línea y el ancho de la Costa), se observa que la distancia entre la fosa y la costa es mayor entre 7° y 14° Sur como consecuencia del paso de la dorsal de Nazca.

• Dos tipos de subducción; subhorizontal (flat slab) en el Norte -Centro y Normal en el Sur del Perú. Esto debido a Densidad se levanto.

• En la sismicidad en el Perú. Encontrándose en la región Norte-Centro del Perú sismos con más frecuencia y magnitud (Mw=8) moderada, en comparación con la región Sur donde los sismos son menos frecuentes, pero de mayor magnitud (Mw≥8.4).

• Hizo cesar la actividad volcánica en el Norte-Centro y siendo límite del vulcanismo en su actual posición (14°-17° latitud Sur).

50 Km de ancho

Tipos de volcanes

Principales tipos de volcán relacionados con la tectónica de placas. 1: zonas de extensión, 2: zonas de subducción, 3: rift y 4: puntos calientes.

Partes del volcán

TIPOS DE VOLCANES

Facilidad de emisión de lava

Dificultad de emisión de lavaSílice (SiO2)

Volcanes Escudo

Estratovolcanes

Magmas Máficos

Magmas rico en sílice

• Forma del Cono• Naturaleza de los materiales que expulsa• Tipo de Erupción

Forma del cono volcanico

Comportamiento Eruptivo de los Volcanes

Los volcanes del Sur de PerúErupción Vulcaniana

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