SEMANA 3

MAGMATISMO

El concepto de magmatismo se refiere a todos los procesos en los que intervienen los materiales de la Tierra cuando encuentran fundidos o en forma de magma. Un magma es una mezcla generalmente silicatada que incluye normalmente una fase fluida y una fase sólida. Esta última está formada por minerales heredados de la fuente del magma o formados durante el proceso de enfriamiento. Cuando un magma alcanza la superficie se producen fenómenos volcánicos en los que el magma original puede ser arrojado en diferentes formas sobre la superficie (Volcanismo).

MAGMA

Magma (del latín magma y éste del griego μάγμα, «pasta») es el nombre que reciben las masas de rocas fundidas del interior de la Tierra u otros planetas. Suelen estar compuestos por una mezcla de líquidos, volátiles y sólidos

Cuando un magma se enfría y sus componentes cristalizan se forman las rocas ígneas, que pueden ser de dos tipos: si el magma cristaliza en el interior de la tierra se forman las rocas plutónicas o intrusivas, pero si asciende hacia la superficie, la materia fundida se denomina entonces lava, y al enfriarse forma las rocas volcánicas o efusivas (intrusivas y efusivas son términos en desuso).

Composición silicatada: Si, O, Al, K, Ca, Na, Fe, Mg

Manto superior se encentra a los 600°C y 1400°C

Origen de los magmas

Los procesos de fusión que dan origen a los magmas pueden desarrollarse en diferentes zonas del interior de la Tierra, Los magmas que se emplazan en la corteza de la Tierra se pueden originar dentro del manto, ya sea en el manto listósferico o en el manto astenosférico (Interior de la Tierra); también se pueden originar por fusión de la parte inferior de la misma corteza. En realidad el desencadenamiento de un proceso de fusión depende de que se reúnan ciertas condiciones físicas y químicas que lo permitan. Por ejemplo, para una misma temperatura, el punto en el que se inicia la fusión de los minerales que forman una roca puede variar debido a la presión. A presiones mayores, se requerirá normalmente una mayor temperatura para alcanzar el punto de fusión inicial de un mineral. Otra factor que puede hacer variar las condiciones de presión y temperatura a la que se inicia la fusión es el contenido de agua u otros volátiles como el CO2 en las rocas. Normalmente los procesos de fusión son parciales, es decir, la roca no se funde totalmente y solo lo hacen ciertos grupos de minerales.

Perdida de presión

Aumento de temperatura

Contenido del agua disminuye

EVOLUCIÓN DE MAGMA

Durante el enfriamiento de un magma el orden de cristalización de los minerales depende de su punto de fusión, cristalizando primero los de punto de fusión más alto y por último los de más bajo (cristalización fraccionada). La composición del magma restante (magma residual) va variando en este proceso. En magmas basálticos este orden está definido por las denominadas series de Bowen. Si los cristales formados o el magma residual no se desplazaran, la roca resultante tendría la misma composición global que el magma inicial, pero la diferenciación se produce porque los cristales que se van formando pueden ir cayendo y acumularse en las zonas inferiores de la cámara magmática (diferenciación gravitatoria), o el magma residual puede migrar por disminución del tamaño de la cámara (filtrado por presión) o se pueden formar burbujas ricas en sodio y potasio, elementos más ligeros, que se desplazan hacia el techo de la cámara (transporte gaseoso).

Asimilación

Cuando el magma funde parte de la roca encajante y la integra en su composición, que varía proporcionalmente según la naturaleza del nuevo volumen de roca fundida incorporada.

Mezcla

Cuando se mezclan dos magmas de diferente origen y naturaleza, aunque lo normal es la mezcla de magmas de la misma procedencia: uno ya diferenciado con otro nuevo, primario y más caliente, que lo incorpora.

TIPOS DE  MAGMA

Magmas basálticos

Pueden ser toleíticos, ricos en silicio y producidos en las dorsales, o alcalinos, ricos en sodio y potasio, producidos en zonas del interior de las placas tectonicas. Son los más comunes.

Magmas andesíticos

Son ricos en sílice y minerales hidratados, como anfiboles o biotitas. Se forman en todas las zonas de subduccion, ya sean de corteza continental u oceánica.

Magmas graníticos

Tienen el punto de fusión más bajo y pueden formar grandes plutones. Se originan en zonas orogénicas como los andesíticos, pero a partir de magmas basálticos o andesíticos que atraviesan y funden rocas ígneas o sedimentarias metamorfizadas de la corteza que, al incorporarse al magma, alteran su composición.

Por otra parte, según su composición mineral , el magma puede clasificarse en dos grandes grupos: máficos  y felsicos. Básicamente, los magmas máficos contienen silicatos ricos en magnesio  y hierro, mientras que los félsicos contienen silicatos ricos en sodio y potasio.

TEORIA QUE EXPLICAN LA FUENTE GENERADORA DEL MAGMA

TEORIA DEL CALOR RESIDUAL

Se supone que si la tierra fue en un tiempo una bola de  fuego o una esfera solida caliente  debe conservar algo de calor, puede debe tenerse en cuenta que las rocas son malas conductoras del calor y las perdidas  por las aberturas de la corteza son ínfimas

TEORIA DE COMPACTACION Y CONTRACCION

La contracción y enfriamiento de la tierra por enfriamiento, habrá aumentado la presión interna lo que hará posible mantener  o aumentar el calor de la misma.

TEORIA DE LA RADIAOCTIVA

En consideración que existen elementos inestables que se distingue fisión nuclear, liberando gran cantidad de energía fundamentalmente calorífica.

CALOR TERRESTRE

La fuente de calor que genera el magma se manifiesta en el incremento aproximado de 3°C cada 100mtrs de profundidad en la corteza terrestre (1°C cada 33mtrs) Este no es un valor fijo  sino depende de varios  factores es conocido como gradiente geotérmica

El calor es algo objetivo que a cierta distancia de la superficie terrestre la temperatura  es tal que todas las rocas deberían estar fundidas pero esto no es así, debido principalmente a la presión de las rocas supra yacentes que impide su fusión

GRADIENTE GEOTERMICO

Se denomina gradiente geotermico a la variación de temperatura, que aumenta con la profundidad en la corteza terrestre. El valor promedio de este gradiente es de 30 ºC/Km de profundidad, considerando que se avanza desde la superficie hacia el centro de la esfera terrestre. Físicamente se expresa en unidades de temperatura y unidades de longitud, como la razón entre la temperatura (T₁) en un punto dado (P₁) y otro punto situado a mayor profundidad (P₂) con temperatura (T₂). Consecuentemente el gradiente geotérmico queda dado por la expresión:

Gradiente Geotérmico = ( T₂ - T₁ ) / ( P₂ - P₁)

El Gradiente geotérmico no es un valor constante: El estudio de las ondas sísmicas ha demostrado la existencia de un núcleo interno sólido, y esto no sería posible si el incremento de la temperatura fuera constante, ya que, en ese caso el centro del planeta soportaría alrededor de 200.000 ºC, y se piensa que es de sólo 5000 o 6000 ºC.

Gradiente geotérmico depende de las características físicas del material propias de cada zona del interior del planeta, o dicho de otro modo, de las condiciones geológicas locales, por ejemplo relación presión - temperatura, composición química y reacciones que producen, existencia de material radiactivo, presencia de movimientos conectivos y rozamientos, etcétera.

La razón por la que la temperatura aumenta a medida que se profundiza radica en las muy altas temperaturas que existen en el núcleo del planeta.

Los valores usuales se encuentran en el rango 10 a 66 °C/km, sin embargo, se ha medido gradientes de hasta 200 °C/km.

La utilización del gradiente geotérmico como fuente de energía geotérmica es una de las posibles soluciones a los problemas energéticos, que ya se está aplicando en algunos países.

DIFERENCIACIÓN MAGMATICO

La diferencia magmatica es el proceso que cambia la composición química de los magmas y sus rocas derivativas. Las tres principales formas de cambiar la composición de un magma, es decir diferenciarlo, es mediante cristalización fraccionada, contaminación (o asimilación) cortical y mezcla de magmas distintos. También se han postulado otros procesos de diferenciación magmática como la separación de fases líquidas.

MEZCLA DE MAGMA

En las cámaras magmáticas la entrada de nuevos aportes de magma  puede dar  lugar a la mezcla de estos con el magma más antiguo, formándose enclaves de variada magnitud, en los que se muestran estructuras de flujo

ASIMILACION  MAGMATICA

Este proceso puede operar en un ambiente próximo a la superficie donde las rocas son frágiles. Conforme el magma empuja hacia arriba, las presiones producen numerosas grietas en la roca caja. La fuerza del magma inyectado es a menudo lo suficientemente fuerte como para romper bloques de roca caja e incorporarlos en el cuerpo magmático. En otros ambientes, el magma puede estar lo suficientemente caliente como para simplemente fundir y asimilar algunas de las rocas de sus alrededores.

Asimilación magmática: Asimilación magmática

El magma, en su ascenso, integra en su interior rocas de las paredes de la cámara magmática y, al  fundirlas, incorpora sus elementos   

                                        

MAGMATISMO EXTRUSIVO

Es el proceso por el cual el magma es expulsado a la superficie terrestre a través de conos volcánicos o fracturas de las rocas preexistentes, originando corrientes de lava y material piroclastico

VOLCANES

Los volcanes en cuanto su presentación superficial son estructuras que se forman por la acumulación de material ígneo que asciende desde las profundidades hasta la superficie, a través de una fractura, donde recibe el nombre de lava, solidificándose en sus proximidades y desarrollando una forma de colina o montaña con características particulares. En un volcán hay que distinguir las siguientes partes

ERUPCIÓN VOLCÁNICA

Una erupción volcánica es una emisión violenta en la superficie terrestre de materias procedentes del interior del volcán. Exceptuando los géiseres, que emiten agua caliente, y los volcanes de lodo, cuya materia, en gran parte orgánica, proviene de yacimientos de hidrocarburos relativamente cercanos a la superficie, las erupciones terrestres se deben a los volcanes.

Hawaiana

Presente en volcanes con volcanismo lávico, son nombradas así por los volcanes de las islas de Hawái.  Sus lavas son muy fluidas, sin que tengan lugar desprendimientos gaseosos explosivos; estas lavas se desbordan solo cuando rebasan el cráter (por lo que forman un lago de lava) y se deslizan con facilidad por las laderas, formando verdaderas corrientes a grandes distancias y construyendo un cono volcánico con una pendiente muy suave, como se ve en una imagen reciente de la caldera del Halemaumau, en el volcán Kilauea, en la isla de Hawái. Algunas partículas de lava, al ser arrastradas por el viento, forman hilos cristalinos que los nativos llaman cabellos de la diosa Pelé (divinidad del fuego). Son los más comunes en el mundo.

Estromboliana

Recibe el nombre del Stromboli, volcán de las islas Lípari (mar Tirreno), al Norte de Sicilia. La erupción es permanente, acompañada de frecuentes paroxismos explosivos, y de vez en cuando de coladas de lava. Ésta es fluida, y acompaña al desprendimiento de 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 rebasa por los bordes del cráter, desciende por sus laderas y barrancos, pero no alcanza tanta extensión como la del tipo del volcán hawaiano.

Vulcanian

Su nombre proviene 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 la lava ácida y muy viscosa que emite se pulveriza, produciendo mucha ceniza, lanzada al aire acompañadas de otros materiales fragmentarios. Cuando la lava sale al exterior se consolida rápidamente, pero los gases que se desprenden, rompen y resquebrajan su superficie, que por ello resulta áspera y muy irregular, formándose lavas cordadas.

Pliniana o vesubiana

Reciben su nombre en honor a Plinio el Viejo que falleció en una, y su sobrino Plinio el Joven, que fue el primero en describirlas. La Erupción pliniana difiere de la vulcaniana en que la presión de los gases en la cámara de magma es muy fuerte y produce explosiones muy violentas. Es distintivo de ellas el que las lavas no sean usualmente basálticas, sino riolíticas, y que exista una gran emisión depumitas, gases tóxicos y aerosoles. Forma nubes ardientes en forma de pino u hongo, que, al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas, que pueden llegar a sepultar ciudades, como le ocurrió a Pompeya y Herculano en el año 79 d. C.

Peleana

De los volcanes de las Antillas es célebre el de Monte Pelée, en Martinica por su erupción de 1902, que destruyó su capital, San Pedro La lava es extremadamente viscosa y se consolida con gran rapidez, llegando a tapar por completo el cráter; la enorme presión de los gases, sin salida, levanta este tapón que se eleva formando una gran aguja rocosa 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 lateral por el que salieron con extraordinaria fuerza los gases acumulados a elevada temperatura y que, mezclados con cenizas, formaron la nube ardiente que alcanzó 28.000 víctimas, a una velocidad cercana a los 500 km/h. Como resultado de esta erupción volcánico quedó la formación de un pitón volcánico.

Krakatoana

Una explosión volcánica muy terrible, fue la del volcán Krakatoa. Originó una tremenda explosión y enormes maremotos. Este tipo de erupciones se deben a que la lava ascendente es muy viscosa, con una temperatura bastante baja, con lo que va cerrando al enfriarse la abertura del cráter lo cual va acumulando gases que al final ocasionan una gran explosión con la voladura de parte del cráter y, muchas veces, con la formación de un pitón volcánico, es decir, un monte o roque de forma cilíndrica formado por la extrusión de una lava muy viscosa, es decir, poco líquida, que se solidifica muy rápidamente.

PRINCIPALES VOLCANES EN EL PERÚ

1.- Misti (Arequipa)

2.- Ubinas, (Moquegua)

3.- Sabancaya (Arequipa)

4.- Ticsani (Moquegua)

5.- Coropuna (Arequipa)

6.- Huaynaputina (Moquegua)

7.- Chachani (Arequipa)

8.- Tutupaca (Tacna – Moquegua)

9.- Yucamani (Tacna)

Materiales volcánicos

Los materiales que forman las diferentes Islas son, en su mayoría, de origen volcánico. Sólo podrían exceptuarse las acumulaciones de polvo que, periódicamente, se depositan sobre las Islas y   los depósitos de arenas de origen marino, que se acumulan en las playas de las islas más orientales. El resto de materiales visibles, tierras, arenas, conglomerados, etc., se han formado en su totalidad por alteración de materiales volcánicos más consistentes, tales como rocas o productos escoriáceos. Así, se ha llegado a la formación de potentes acumulaciones de tierra, bien formadas en el mismo lugar de los materiales originarios, bien por transporte, mediante las lluvias o corrimientos de tierra.

LAVA

La lava es magma que durante su ascenso a través de la corteza terrestre, alcanza la superficie. Cuando sale a la superficie, la lava suele tener temperaturas que oscilan entre 700 °C y 1.200 °C. A diferencia del magma que enfría lentamente a grandes profundidades, la lava experimenta:

CONO VOLCANICO

Un cono volcánico es una formación volcánica. Está situada en la parte donde el volcán expulsa el magma a la atmosfera, o la hidrosfera. Las eyecciones de una apertura volcánica se suelen amontonar generalmente formando un cono con un cráter central. Pero dependiendo de diversos factores como la materia expulsadas en la erupción, adoptan diversas morfologías. Los tipos más comunes son los conos salpicados, los de Toba, y los de Escoria

CRATER VOLCANICO

Los cráteres volcánicos son depresiones circulares causadas por actividad volcánica. Funcionan como abertura o boca de erupción de muchos volcanes y están ubicados generalmente en sus cimas

CALDERA VULCANICA

Es una gran depresión, distinta de un cráter, causada por diferentes factores, como pueden ser el hundimiento de una cámara magmática o por deslizamiento: se originan cuando un edificio volcánico aumenta mucho su altura respecto a su base, volviéndose inestable y desplomándose a favor de la gravedad como es el caso de Las Cañadas del Teide en Tenerife (Islas Canarias, España)

  

CINTURÓN VOLCÁNICOS

Es una provincia volcánica del cinturón de Fuego del Pacífico localizada en la cordillera de los Andes, particularmente en Colombia, Ecuador, Perú, Bolivia, Chile y Argentina. Este cinturón no es continuo y está segmentado en cuatro grandes arcos volcánicos continentales separados por espacios sin actividad volcánica reciente.

El cinturón volcánico andino es un sitio típico para el estudio de magmatismo calco-alcalino y de subducción, puesto que su vulcanismo es en gran medida el resultado de la subducción de las placas de Nazca y Antártica bajo la placa Sudamericana

  

VOLCÁN SUBMARINO

  

Los volcanes submarinos son fisuras en la superficie de la Tierra que se encuentran bajo el nivel del mar, y en las cuales puede haber erupciones de magma. La gran mayoría de ellos se encuentran en áreas de movimiento divergente de placas, presentes a lo largo de las dorsales oceánicas. Aunque la mayoría de los volcanes submarinos se encuentran en las profundidades del océano, algunos se hallan en aguas poco profundas, y éstos pueden expeler material hacia el aire durante una erupción. Las fuentes hidrotermales, sitios de abundante actividad biológica, están comúnmente cerca de volcanes submarinos. Un ejemplo reciente de volcán submarino en territorio español es el de la erupción de El Hierro de 2011.

FUMAROLA

Una fumarola es una mezcla de gases y vapores que surgen por las grietas exteriores de un volcán (o sea en la superficie volcánica) a temperaturas altas. También se desprenden de las coladas de lava. Su composición varía según la temperatura a que son emitidas, de tal manera que este va cambiando a lo largo del "ciclo de vida" de una fumarola.

Fumarolas secas (o anhidras)

son las que emite la lava en estado de fusión, en las proximidades del cráter. Su temperatura es superior a 500 °C y están compuestas principalmente por cloruros de sodio, potasio y anhídrido sulfuroso y carbónico, careciendo por completo de vapor de agua. También contienen, aunque en pequeñas proporciones, otros cloruros (de potasio, hierro, cobre, etc.), algunos fluoruros y a veces hidrocarburos que producen llamaradas.

Fumarolas ácidas (o clorhidrosulfurosas)

 no son tan calientes: se encuentran a temperaturas entre 300 °C y 400 °C. Esto porque emanan de la capa superficial de las coladas de lava. Contienen gran cantidad de vapor de agua, y proporciones menores de ácido clorhídrico y anhídrido sulfuroso.

Fumarolas alcalinas (o amoniacales)

son relativamente más frías, alcanzando aproximadamente 100 °C. Constan sobre todo de vapor de agua con ácido sulfhídrico y cloruro amónico.

Fumarolas frías (o sulfhídricas)

sólo alcanzan unas cuantas decenas de grados, consistiendo esencialmente de vapor de agua con un pequeño porcentaje de anhídrido carbónico y sulfuroso.

Fumarolas negras

son calientes, de hasta 400 °C, forman chimeneas de hasta 10 m de altura que arrojan hierro y sulfuro al océano.

Fumarolas blancas

estructuras pequeñas del suelo marino con emisiones no muy calientes, ácidas y con depósitos minerales.

SOLFATARA

La Solfatara es un cráter volcánico situado en las proximidades de la ciudad de Pozzuoli (o 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. La Solfatara es un volcán llano cubierto de cenizas y de azufre. Tiene principalmente una 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, pues no habían visto nunca nada parecido. La Solfatara se formó durante la erupción del Vesubio que no era al principio más que 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.

MAGMATISMO INTRUSIVO

A través del magmatismo intrusivo, se forman los batolitos, lacolitos, los sills, los diques, etc.

DIQUES

En geología, un dique es una formación ígnea intrusiva de forma tabular. Su espesor 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. Las intrusiones de diques se suelen producir a favor de fracturas de carácter distensivo.

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.

Los diques frecuentemente ocurren en enjambres radiales o concéntricos alrededor de intrusiones plutónicas o junto a zonas de alimentación de volcanes.

BATOLITOS

Un batolito (del griego, bathos y lithos que significan profundo y piedra respectivamente) es una masa extensa de granitoides que se extiende por cientos de kilómetros y cubre más de 100 kilómetros cuadrados en la cortez terrestre. Los batolitos están compuestos por múltiples plutones individuales los cuales pueden sobrepasarse o intersecarse. Los grandes volúmenes de los batolitos se deben a una cuantiosa y repetida producción de magma durante periodos de orogénesis.

LACOLITOS

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. Se han encontrado activos en la Tierra, en Venus y en Titán.

STOCKS

En geología, un stock (del inglés) es una intrusión discordante ígnea que tiene una superficie expuesta de menos de 100 kilómetros cuadrados y que solo difiere de un batolito en que es menor que éste. La mayoría de stocks son probablemente las cúpulas de batolitos ocultos. Stocks circulares o elípticos podrían haber sido ventiladores alimentados por antiguos volcanes.

Series de Bowen

Las series de reacción de Bowen son dos secuencias que describen el orden de cristalización de los minerales del grupo de los silicatos al ir enfriándose magmas de tipo basáltico en el interior de la Tierra. Dichas secuencias son identificables en muchos casos por las relaciones texturales que se establecen entre los minerales.

El petrólogo canadiense Norman Bowen (1887-1956) describió estas series en 1915 y 1922, y las incluyó en su conocido tratado sobre la cristalización de rocas ígneas de 1928 (The evolution of the igneous rocks).

El orden de cristalización está determinado por dos factores principales:

      La termodinámica del proceso de cristalización

      La composición del magma que cristaliza.

El primer factor fue estudiado por Bowen, que observó que la cristalización de los minerales durante el enfriamiento de un magma sigue, en términos generales, una secuencia determinada, que se puede subdividir en dos grandes ramas: la denominada rama discontinua (minerales ferromagnesianos), y la rama continua (plagioclasas), que convergen en un tronco común, que corresponde a la cristalización de feldespato potásico y finalmente cuarzo, siempre los últimos en cristalizar.