volcanoclastic sediments

Volcanoclastic sediments

Carlota Barrañano Carrión Natán Curra Feijoó Estephanía Gende Guerra Cristina Rico Iglesias Santiago Salgueiro Troitiño

¿Qué es un sedimento volcanogénico?

Depósito piroclastico (tephra)

Depósito epiclástico

ROCA VOLCANOCLÁSTICA: “Todo material volcánico clástico formado por algún proceso de fragmentación, dispersado por algún tipo de agente, depositado en algún ambiente o mezclado en algún porcentaje significante con fragmentos no volcánicos” (Fisher, 1961).

ROCA PIROCLÁSTICA: “Material formado explosivamente por fragmentación y trituración volcánica (Teruggi, 1982).

Factores que determinan el tipo de sedimento volcanogénico o Tipo de magma (Ácido, intermedio y básico)

o Naturaleza de la explosión

o Evolución del magma en su ascenso -Magma toleítico -Magma alcalino -Magma calcoalcalino

Dorsales oceánicas 15-30 Km Ascenso rápido- no diferenciación (SiO2) 50% Gabros y basaltos toleíticos

Rift continental y puntos calientes 30-70 Km T de ascenso – diferenciación (SiO2) 45% basaltos alcalinos, riolitas.

Corteza oceánica subducida 100-150 Km No ascenso (SiO2) 60% Andesitas, riolitas, dioritas.

• Textura según el grado de cristalización

% VIDRIO % CRISTALES

Holohialina

Hialocristalinas

Holocristalina

Grado de cristalización de los minerales, el tamaño de los cristales y su disposición

Textura vítrea No tiempo para ordenarse en una estructura cristalina Solidifica estado amorfo

• Textura en relación a los componentes

Textura porfídica Cristales aprecian a simple vista (fenocristales) rodeados de una pasta vítrea.

Textura pegmatítica: Cristales grano grueso. Formación últimas etapas de la cristalización

Textura granítica

Son granos de cristales visibles a simple vista.

Fenocristales equidimensionales.

Clasificación de los granos y sedimentos volcánicos según tamaño

GRANOS VOLCANOCLASTICOS

SEDIMENTOS VOLCANOCLASTICOS

Bombas (fluido) Aglomerado

Bloques (solido) Brecha volcánica

-64mm-

Lapilli Roca lapilli

-2mm-

Ceniza gruesa Arena volcánica

Ceniza fina Lutita volcánica

-0.06mm-

•Bombas y bloques volcánicos

Fragmentos de más de 64 mm de diámetro

• Lapilli

3 y 30 mm.

• Cenizas.

Son materiales muy finos procedentes de la pulverización de la roca volcanica, constituidas por diminutos fragmentos de vidrio volcánico.

*Sedimentos volcanoclásticos compuestos por ceniza se denominan tuffs.

Existen variedades intermedias, lapilli-tuff y tuff-brechas

Componentes de las rocas piroclásticas • Los vitroclastos Fragmentos de magma enfriado (vidrio) Más abundantes de las rocas piroclásticas de grano fino a medio. contornos irregulares, angulosos, cóncavos o semilunares.

Ceniza vítrea

Ceniza cristalina

Ceniza lítica

Vidrioclastos

Cristaloclastos Litoclastos

• Los cristaloclastos Minerales o fragmentos monominerales (2mm) Forma (ideomorfos).

• Los litoclastos fragmentos de roca

Tipos genéticos de componentes: a) Juveniles: Procedentes de la cámara magmática (vidrio

volcánico, cristales)

b) Ancestrales o cognados (comúnmente denominados accesorios): Relacionados con los procesos volcánicos, proceden de los conductos volcánicos (Gral. litoclastos).

c) Accidentales: Procedentes del sustrato, no tienen relación con los procesos volcánicos.

Depósitos autoclásticos Formados por rocas volcanogénicas

Depósitos piroclásticos

Piroclastos de caída (FALL)

Coladas piroclásticas (FLOW)

Oleadas piroclásticas (SURGE)

Cubren uniformemente la topografía, pueden presentar bandeado paralelo, son depósitos bien clasificados de gradación normal o inversa, el espesor del depósito y el tamaño de los fragmentos disminuye al aumentar la distancia al centro emisor.

Tamaño Fragmento Roca compacta

> 64 mm Bombra, escoria, bloque Aglomerado, brecha

64-2 mm Lapilli Toba

< 2 mm Ceniza Cinerita

Aglomerado

Brecha

Toba: Roca ligera, de consistencia porosa, formada por la acumulación de cenizas u otros elementos volcánicos muy pequeños. También llamada tufo volcánico.

Cinerita

Son depósitos mal clasificados, pudiendo presentar una gradación normal o inversa, son depósitos de alta temperatura (dependiendo de esta pueden estar soldados o no, y pueden presentar “flamas”) se forman en valles y depresiones.

Son flujos que pueden moverse a velocidades de entre 50 - 300 m/s.

Partial collapse of the Montserrat lava dome to generate a pyroclastic flow, 2010

Las ignimbritas son flujos piroclásticos densos (alto contenido en fragmentos magmáticos juveniles que se emplazan a una temperatura elevada). Se generan por colapsos de las columnas eruptivas en las erupciones plinianas, colapso de domos y en coladas lávicas de viscosidad elevada.

En las ignimbritas se desarrollan flujos laminares (unidad de mayor densidad) y flujos turbulentos en los niveles superiores (nube acompañante) que determinan diferentes unidades en el depósito. La velocidad de fluidificación determinará la estructura interna del mismo.

LARI corrientes de muy alta energía, ocupan una gran extensión superficial y no están condicionadas en su emplazamiento por la topografia, pudiendo remontar crestas de centenares de metros de altura.

HARI son muy potentes, tienen poca extensión superficial y se adaptan a la topografía emplazándose en zonas deprimidas.

La relación entre la potencia del deposito y área ocupada determina dos tipos principales de ignimbritas

Las ignimbritas ejercen el mayor peso sobre los sedimentos expulsados de un volcán.

No tienden a cubrir la topografía, rellenan los valles y las depresiones.

Hay en general una falta de estratificación interna.

Presentan “Flamas” fragmentos de pómez y vidrio aplanados y estirados.

Aspecto homogéneo con poca separación de las partículas más finas de ceniza, pero por supuesto contienen clastos líticos que pueden mostrar granulometría normal y grandes fragmentos de piedra pómez calificados inversamente.

También pueden presentar clastos de pómez en la superficie superior de la misma.

Las ignimbritas se caracterizan por

Depósito de ignimbritas en Tenerife

Depósitos distales de ignimbritas

Ignimbrita reomórfica

En situación de colapso inmediato de las columnas eruptivas pueden generarse las llamadas ignimbritas reomórficas que se comportan en su recorrido y emplazamiento como coladas lávicas muy viscosas.

A

B A) Detalle de la capa basal de la ignimbrita.

B) Bloques de

ignimbrita.

Ignimbrita con flamas

Ignimbrita con flamas alteradas

Se caracterizan porque cubren la topografía con tendencia a rellenar las depresiones, están formados por material fino y bien clasificado, presentan estructuras sedimentarias (laminaciones cruzadas, huellas de impacto…) suele aparecer el “lapilli acrecionario”

Asociados a las oleadas piroclásticas.

Lapilli acrecionado

Se generan en erupciones hidromagmáticas como resultado del contacto del magma con agua. Las oleadas piroclásticas son húmedas o secas en función de la temperatura de deposición del flujo esté por debajo o por encima de la condensación del vapor de agua que contiene.

Wet surge

Las oleadas húmedas (wet surge) presentan alta litificación y formas de fondo masivas.

Dry surge con formación de dunas

Las oleadas secas (dry surge) presentan baja o nula litificación y formas de fondo planares y “ sand wave”

Dependiendo de la cantidad de agua y a la profundidad a la que se encuentre el magma se generarán distintas estructuras.

Maar

Tuff ring

Tuff cone

Base surge con huellas de impacto

Depósitos de lahares:

Además de sus violentas erupciones, los grandes conos compuestos o estratovolcanes pueden producir un tipo de corriente de barro denominado por su nombre indonesio lahar.

Estas coladas destructivas se producen cuando los derrubios volcánicos se saturan de agua y se mueven rápidamente pendiente abajo por las laderas volcánicas, siguiendo normalmente los valles de los ríos.

Los lahares son flujos de lodo que contienen principalmente material volcánico: grandes fragmentos volcánicos (que varían de cm a m) “flotando” en una matriz de ceniza fina. Aunque también pueden arrastrar material orgánico como hojas, troncos…

Depósitos de lahar

Depósito de lahar

Los lahares fríos se producen principalmente por la fuerte lluvia que cae sobre la ceniza no consolidada. Los lahares calientes se forman cuando un flujo piroclástico entra en un lago o río o cuando la ceniza cae en el lago de un cráter, que luego se desborda.

Ejemplo de lahar caliente desarrollado a partir de una oleada piroclática, Monte

Saint Helens,1980.

Pueden ocurrir debido principalmente a: • Derretimiento de grandes volumenes de nieve y hielo cerca de una chimenea

volcánica por el calor radiante o en los flancos de un volcán por flujos piroclásticos. • Vaciado de un lago situado en el cráter de un volcán. • Lluvias intensas que saturan los depósitos volcánicos meteorizados.

La velocidad de un lahar depende principalmente de la pendiente del volcán y de la viscosidad del flujo así como de las condiciones del suelo y de las dimensiones del canal por el que fluye pudiendo alcanzar velocidades de hasta 100km/h y recorrer distancias de hasta 300 km.

Mapa de peligro por lahares (en azul) disparados por lluvias en el Volcán de Colima. Se observa que algunos poblados pueden llegar a ser afectados.

Un alto número de ciudades, situadas en el entorno de grandes estratovolcanes, se encuentran amenazadas por la formación de lahares.

Nevado del Ruiz, Armero, Colombia, 1985

Los lahares constituyen la principal causa de riesgo asociada a volcanes.

Roca sedimentaria constituida por la acumulación de finísimas partículas de vidrio volcánico. Las erupciones volcánicas submarinas y las coladas volcánicas que entran en el mar se consolidan con formas redondeadas, que reciben el nombre de lavas almohadilladas.

Hialoclastita:

Lavas almohadillas

Estas presentan un enfriamiento muy rápido en sus bordes al estar en contacto con el agua marina, razón por la cual, sus zonas periféricas se solidifican como vidrios volcánicos al no disponer del tiempo suficiente como para cristalizar con una estructura cristalina.

Según comienzan a solidificarse las lavas, la enorme diferencia de temperatura con el agua, produce en ellas una crepitación y una importante fragmentación de sus bordes en finísimas partículas de vidrio. Las partículas de vidrio volcánico suelen acumularse en las oquedades existentes entre las lavas almohadilladas, pero cuando son abundantes, forman por sí mismas depósitos, que al consolidarse constituyen hialoclastitas.

Sobre las coladas de basaltos submarinos se suelen formar grandes depósitos de hialoclastitas.

Hialoclasita

Si los depósitos continúan en contacto con el agua después de su formación, los depósitos vítreos pueden hidratarse fácilmente y formar palagonitas (que presentan un color amarillento).

Palagonitas

Lavas almohadilladas fracturadas, de manera que se ve la estructura interna de los lóbulos,rodeadas de palagonitas.

Los sedimentos volcanoclásticos, después de haber sido depositados por los procesos volcánicos pueden ser retrabajados en el ambiente sedimentario.

En zonas continentales la ceniza volcánica es arrastrada a los sistemas

de ríos y lagos por escurrimiento superficial ó deflactada por el viento, e

incorporada a los suelos.

En el ambiente marino somero, la ceniza podrá ser modificada por olas,

mareas y corrientes pluviales, y mezclada con material no

volcanogénico.

Al ser relativamente frágiles, los restos volcánicos se descomponen fácilmente en los grados más finos y redondeados por abrasión moderada en ambientes de alta energía.

El vidrio volcánico es metaestable de modo que, a excepción de las condiciones especiales, no se ha conservado en rocas más antiguas de la mitad del Terciario.

El vidrio volcánico es fácilmente desvitrificado, alterado y sustituido durante la meteorización y diagénesis.

Los sedimentos volcanoclásticos pueden ser difíciles de reconocer como un resultado de la alteración. Los productos de alteración comunes son los minerales de arcilla y las zeolitas y, en los sedimentos volcanoclásticos submarinos, la palagonita.

Los minerales de arcilla que reemplazan al vidrio volcánico son: • Principalmente Esmectitas. • Montmorillonita y Saponita en cenizas más básicas. • Caolinita en cenizas feldespáticas.

Volcán submarino

Las zeolitas comunes formadas por alteración de vidrio volcánico son:

Analcima Clinoptilolita Filipsita Laumonite Mordenita

Las zeolitas suelen desarrollarse donde la ceniza ha caído en lagos alcalinos; de hecho, la ceniza volcánica no es un requisito previo, si la composición química de un lago alcalino es apropiada, entonces las zeolitas precipitan.

Muchas tobas basálticas submarinas son alteradas formando:

Una almohada de lavas generalmente posee una corteza de palagonita y muchos granos hialoclastita que se han alterado por completo a palagonita.

• Sideromelane: una variedad de vidrio translúcido.

• Palagonita: un mineraloide amorfo de color amarillo-naranja.

Los procesos de alteración que tienen lugar durante palagonitización son:

La hidratación del cristal La oxidación del hierro

La pérdida de algo de sílice y Na y Mg

El aumento en K y Fe

Las tobas pueden ser reemplazadas por sílice o calcita:

• La Sílice se libera en la alteración de vidrio a arcillas y zeolitas. Puede

precipitar como pedernal por sustitución o como un cemento.

• La Calcita es comúnmente un cemento de tobas, u otros sedimentos, pero también puede reemplazar a los granos volcánicos.

Arco de toba volcánica.