5. La actividad ígnea extrusiva (vulcanismo)

Universidad de Oriente
Núcleo de Bolívar
Escuela de Ciencias de la Tierra
Departamento de Ingeniería Civil
Geología General (070-3154)

Instructor:
Ing. Geól. José G. Herrera García

Ciudad Bolívar, Julio de 2009

Fuente: The Britannica Illustrated Science Library (2009), BISL 02 - Rocks and Minerals

11/07/2009 10:28 p.m. Ing. Geól. José Herrera García La actividad ígnea extrusiva: vulcanismo/volcanismo 4

• Vulcano: • Volcán:
– Dios romano del fuego. – Una ventana de erupción a
través de la cual la roca
fundida (magma) alcanza la
superficie (lava).
– Una montaña construida a
partir de erupciones
magmáticas.
– Representan riesgos para
los humanos:
 Muchas áreas pobladas se
ubican cerca de centros
Fuente: Fuente: Parker (2005)

volcánicos:
 Ciudad de México.
 Nápoles, Italia.
 Seattle-Portland.


• Son impredecibles y peligrosos.
• Las áreas volcánicamente activas pueden hacer
erupción sin previo aviso.
• Entre 50-60 volcanes hacen erupción anualmente.
• La mayoría de los volcanes se localizan en áreas poco
pobladas.
• Son poco frecuentes las erupciones que ocurren cerca
de las ciudades:
– Indonesia.
– Japón.
– Filipinas.
– México.


• Un hombre arando su maizal notó un humo
extraño.
• Una semana más tarde un cilindro y cenizas se
apilaban a más de 100 m.
• La lava comenzó a salir al segundo día y
continuó por 9 años.
• La lava cubrió la villa cercana.


Fuente: Fondos de pantalla Windows 7


• Básicamente tres tipos:
– Flujos de lavas.
– Materiales piroclásticos
(tefras).
– Gases volcánicos.


• Capas de lava que • El tipo de flujo depende
fluyen sobre la de la composición del
superficie terrestre o magma.
del piso oceánico para • La composición del
luego solidificarse. magma varía según el
contenido de SiO₂:
Tipo de Contenido de Característica de
magma< SiO2 (%) la erupción
Erupciones
Riolítico > 65
explosivas
Andesítico 53-65 Intermedias
Erupciones
Basáltico 45-52
“suaves”


Basáltico Andesítico Riolítico
Pobre en SiO2. Rico en SiO2. Rico en SiO2.

Al2O3 MgO + CaO FeO + Fe2O3 Na2O + K2O Otros componentes
sólidos


• Tefra:
– Término general que designa todo el material
piroclástico de un volcán.
• Fragmentos que son expelidos desde un
volcán, para ser enfriados en el aire,
precipitados y depositados.


• Gases y aerosoles.


Volcán Tungurahua

Fuente: ?


• Magmas basálticos:
– De baja viscosidad producen
erupciones “tranquilas”.
– 95% de los magmas basálticos
alcanzan la superficie terrestre.
• Magmas riolíticos:
– De alta viscosidad producen
erupciones “violentas”.
– La mayoría de estos magmas
no alcanzan la superficie, por lo
que se enfrían en profundidad.
– Aquellos que sí lo hacen
explotan para formar calderas.
• Magmas andesíticos:
– Son intermedios entre los dos
anteriores.


• Básicamente dos tipos:
– Lava pahoehoe.
– Lava Aa.


• Flujo basáltico caliente que se mueve
rápidamente.
• Origina una textura viscosa (fluida), similar a
un montón de cuerdas, muy parecida a la
melaza.
• Desarrolla una superficie vítrea.


• Lejos de la ventana, la lava basáltica se enfría,
pierde gases y se espesa (aumenta de espesor).
• Este tipo de lava:
– Fluye lentamente por cortas distancias.
– Es muy viscoso.
– Está conformada por toscos bloques y fragmentos
irregulares y angulares.
– Se rompe en bloques y avanza como una pared de
cascajos.
– Se conoce como Aa (ahh ahh), debido a que esto es lo
que se diría si se caminara sobre ésta con los pies
descalzos.


• La lava pahoehoe puede formar tubos de lava
para impedir el enfriamiento.
• La lava puede fluir por grandes distancias
subterráneamente dentro de los tubos.
• Los tubos de lava permiten expandir el
tamaño de una isla volcánica.


• Son propias de los flujos
máficos, aunque se
producen en otros tipos de
flujos.
• Cuando los flujos de lava
dejan de moverse se enfrían
uniformemente y dentro de
éstos se generan fuerzas
que algunas veces causan
este tipo de fracturas
verticales llamadas juntas.
• Estas columnas poseen una
sección transversal
hexagonal.


• Son restos o escombros de material volcánico
piroclástico (fragmentos pulidos por el fuego).
• Están conformadas por un amplio rango de tamaños:
– Ceniza: vidrio fino, pulverizado.
– Cinder(?): material del tamaño de un guisante.
– Lapilli: material del tamaño de una nuez.
– Pómez o pumita: lava espumosa.
– Bloques: material fragmentario del tamaño de un balón de
basketball o de un televisor.
– Bombas: bloques aerodinámicos.
 Las bombas eyectadas desde un volcán pueden resultar mortales.


• Tefra microscópica.
• Puede ser transportada hacia la estratosfera.
• Puede permanecer en suspensión por
décadas.
• Puede reflejar la luz solar, redundando en un
enfría del clima.


• La temperatura supera los 100° C.
• Se avalancha sobre la pendiente de la
montaña a más de 30 km/h.
• Incinera todo con lo que entre en contacto.
• Ejemplos famosos:
– Pompeya (Italia): 79 d.C.
– Saint Pierre (Martinica): 1902.


• Una nuée ardente
destruyó la ciudad de
Saint Pierre (Martinica)
en 1902.


• Constituyen entre el 1-6% del peso del magma.
• Está conformado principalmente por vapor de agua y CO2.
• El contenido de gases afecta la movilidad del magma:
– Los gases se expanden dentro del magma a medida que éste se
aproxima a la superficie terrestre debido a la disminución de la
presión.
• La violencia de una erupción está relacionada a la facilidad
con la que escapan los gases desde un magma:
– Baja viscosidad (basalto):
 Fácil escape.
 Erupciones “tranquilas”.
– Alta viscosidad (riolita):
 Difícil escape.
 Erupciones violentas.


Fuente: ?


• La composición del magma controla los rasgos
volcánicos:
– La cámara magmática.
– La ventana.
– El cráter.
– La caldera.
– El tamaño y la forma del volcán.


• Constituye una abertura de menor escala.
• Fotografía:
– Flanco de Mauna Kea (volcán escudo).


• Constituye una depresión cónica en el tope de
un volcán.
• Alcanza varios kilómetros de diámetro.


• Constituye una depresión gigante formada por
el colapso de un volcán dentro de una cámara
magmática vacía.
• Son mucho más grandes que los cráteres
(decenas de kilómetros de diámetro).
• Fotografía:
– Lago Cráter: una caldera formada por el colapso

del monte Mazama hace 8.000 años.


Volcán Popocatepetl (México) Fuente: ?


• Amplio.
• Ligeramente con forma de domo.
• Compuesto principalmente por lava basáltica.
• Generalmente cubren grandes áreas.
• Es producido por erupciones tranquilas de
grandes volúmenes de lava.
• Por ejemplo:

– Mauna Loa, Hawaii.


Mauna Kea (norte) y Mauna Loa (sur)


Mauna Loa

Fuente: ?

Sombra del Mauna Kea

Fuente: ?

• Construido a partir de
los fragmentos de lava
eyectada.
• De laderas empinadas.

• Pequeño en tamaño.
• Se presentan en grupos.


• La mayoría se localizan en una zona adyacente al
océano Pacífico:
– Por ejemplo:
Fujiyama.
Monte Santa Elena.
• Son grandes, con la forma clásica de un volcán:
– Miles de metros de alto y varios miles de ancho
(base).
• Están compuestos por flujos de lava
interestratificados con capas de materiales
piroclásticos.

• Presentan el tipo de
actividad más violenta.
– Por ejemplo:
 Monte Vesubio.
• Frecuentemente producen
una nueé ardente:
– Flujo piroclástico ardiente
conformado por gases
calientes, ceniza y otros
materiales.
– Se deslizan pendiente abajo

sobre la ladera del volcán
alcanzando velocidades de
hasta 300 km/h.


• Pueden producir un lahar:
– Un flujo o avalancha de lodo volcánico.
– Son comunes si los volcanes tienen glaciares.
– Magnifican el daño y la destrucción.


• No es aleatoria:
– La mayoría de los volcanes se localizan dentro o
cerca de las cuencas oceánicas.
– Los magmas basálticos son comunes tanto en las
configuraciones oceánicas como en las
continentales.
– Los magmas graníticos sólo se encuentran en las
configuraciones continentales (?).


• La mayor parte de la actividad volcánica está
asociada con las dorsales mesoceánicas.


• Sin embargo, la mayoría de los volcanes están
relacionados con zonas de subducción:
– Dominan las márgenes del océano Pacífico.
– Éste se conoce como el cinturón de fuego del
Pacífico.


• Los volcanes activos y la • Existen múltiples riesgos
civilización no se mezclan. para la vida humana:
– Flujos de lava.
– Lluvia de tefra.
– Flujo piroclástico.
– Daño por explosiones.
– Derrumbes.
– Lahares.
– Terremotos.
– Tsunamis.
– Gases venenosos.


• La lluvia de cenizas cubre el paisaje.
• Las ráfagas laterales destruyen grandes
destruyen grandes extensiones de terrenos.
• El flujo piroclástico incinera y cubre los
terrenos.


• Las erupciones explosivas
emiten grandes cantidades de
gases y material fino (ceniza) a
la atmósfera.
• Éstos bloquean y reflejan la
radiación solar.
• Ejemplos de vulcanismo que
han afectado el clima:
– Monte Tambora, Indonesia
(1815).
– Monte Krakatoa, Indonesia
(1883).
– Monte Pinatubo, Filipinas
(1991).
– El Chicón, México (1982):
– Emisión de SO2.


• Las señales de alerta generalmente preceden a las
erupciones volcánicas:
– Actividad sísmica:
 Los terremotos acompañan el movimiento del magma.
– Flujos de calor:
 Los satélites infrarrojos pueden observar los volcanes “calentándose”.
– Inflación:
 Los volcanes se expanden con la adición de magma.
 Geodímetro.
 Inclinómetro (medidor de inclinación).
– Liberación de gases:
 Cambios en la mezcla de gases y en el volumen.
– Historia geológica:
 La frecuencia histórica puede aportar algunos indicios.


1. Vesubio


• 24 de agosto del 79:
imperio romano.
• El monte Vesubio hizo
erupción violentamente.
• Pompeya y Herculano
fueron destruidas por
flujos piroclásticos.
• Más de 20.000 personas
fueron incineradas.
• La ignimbrita preservó un
registro completo de la
vida diaria de los
romanos.


• El Vesubio constituye una amenaza para las
más de 300.000 personas que hoy en día viven
en la moderna Nápoles, Italia.
• El crecimiento poblacional humano pone a las
personas en riesgo.
• Los volcanes han matado a más de 100.000
personas en los últimos 100 años.


Fuente: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS y U.S./Japan ASTER Science Team (http://asterweb.jpl.nasa.gov/gallery-detail.asp?name=Vesuvius)
• Esta imagen ASTER¹ del monte Vesubio en
Italia fue adquirida el 26 de septiembre de
2000, y cubre un área de 36x45 km.
• El Vesubio domina la ciudad de Nápoles y la
bahía de Nápoles, en el centro de Italia.
• En el 79 dC, el Vesubio estalló
cataclísmicamente, sepultando todos los
alrededores de la ciudad debajo de una capa
de material piroclástico de hasta 30 m.
• Las ciudades de Pompeya y Herculano fueron
redescubiertas en el siglo 18, y excavadas en
el siglo 20. Éstas proporcionan una
instantánea de la vida romana de hace 2000
años: perfectamente conservados se
encuentran objetos de madera, implementos
alimenticios y los moldes de cientos de
víctimas.
• El Vesubio es intensivamente monitoreado
por las señales potenciales de actividad que
pudieran señalar el comienzo de otra
erupción.
• La imagen está centrada en los 40,8° de
latitud norte y 14,4° de longitud este.

¹ Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection
Radiometer


2. Santa Elena


Fuente: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS y U.S./Japan ASTER Science Team (http://asterweb.jpl.nasa.gov/gallery-detail.asp?name=Helens)

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Ing. Geól. José Herrera García
La actividad ígnea extrusiva: vulcanismo/volcanismo
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Ing. Geól. José Herrera García
La actividad ígnea extrusiva: vulcanismo/volcanismo
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Fuente: NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS y U.S./Japan ASTER Science Team (http://asterweb.jpl.nasa.gov/gallery-detail.asp?name=Helens)

• Fecha:
– 18 de mayo de 1980
• Hora:
– 8:32 a.m.
• Descripción del evento:
– Una avalancha inicial de
materiales y una explosión
lateral removió la parte
superior del volcán
localizada a 396 m de
altura.
• Óbitos:
– 57.


• Los geólogos Keith y Dorothy Stoffel se encontraban en
un pequeño avión a 1.000 pies de altura sobre el
monte Santa Elena cuando éste hizo erupción:
– “… notamos una avalancha de materiales (hielo y rocas)
hacia dentro del cráter… En cuestión de segundos, toda la
parte norte de la cumbre del cráter comenzó a moverse…
La naturaleza de este movimiento era misteriosa… La masa
entera comenzó a ondularse y revolverse, sin moverse
lateralmente. Entonces, todo el flanco norte de la cumbre
comenzó a deslizarse hacia el norte, a lo largo de un plano
de deslizamiento profundamente arraigado. Tomamos
fotos de esta secuencia de deslizamiento a medida que
ocurría, pero justo antes de que pudiéramos captar otras
tomas, una gran explosión nos estremeció… Nunca había
sentido ni escuchado algo así…”


• El flujo de detritos (lahar) provocado por el
glaciar fundido:
– Colmató el río Toutle.
– Detuvo temporalmente el transporte por el río
Columbia.
– Interrumpió carretera y líneas férreas.
– La avalancha devastó 596 km².
– Destruyó bosques valorados en varios cientos de
millones de dólares.
– La ceniza cayó a medida que se alejaba hacia el este,
hacia Dakota del Norte.


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