ROCAS PIROCLSTICAS ROCAS PIROCLSTICAS

Y SEDIMENTACIN Y SEDIMENTACIN

EN AMBIENTES VOLCNICOSEN AMBIENTES VOLCNICOS

Luis A. Luis A. SpallettiSpalletti y Leandro y Leandro DDEliaEliau su s Spa ettSpa ett y ea d oy ea d o aa

Ambientes volcnicos y sedimentaciny

Cuando los sistemas magmticos alcanzan la superficie se manifiestan comoolcanismo Los fenmenos olcnicos prod cen n f erte impacto en lavolcanismo. Los fenmenos volcnicos producen un fuerte impacto en la

sedimentacin de las cuencas.

El tipo de cuenca (ej. rift, antepas, pull apart, etc.), las caractersticas delp ( j p p p )volcanismo (ej. estilo eruptivo, composicin y volumen) y la proximidad al reafuente, van a determinar el impacto del volcanismo sobre el relleno En estesentido, se encuentra una gama de posibilidades, desde sucesiones volcano-dominadas (ej relleno de calderas) hasta sucesiones sedimento dominadasdominadas (ej. relleno de calderas) hasta sucesiones sedimento-dominadas,con influencia menor del volcanismo (ej. ambiente fluvial sujeto a eventualescadas de cenizas).

Las erupciones volcnicas pueden producir grandes cantidades de rocascoherentes (lavas) y clsticas - volcaniclsticas - que pueden serfragmentadas, transportadas y depositadas por una amplia variedad deprocesosprocesos.

Productos de la actividad volcnica

CONCEPTO DE

Rocas rocas volcnicas, volcaniclsticas y piroclsticas

Los productos de la explosividad Rocas piroclsticas primariasLos productos de la explosividad. Rocas piroclsticas primarias.

Las rocas piroclsticas secundarias o reelaboradas.

Roca VolcaniclsticaTodo material volcnico clstico formado por algn proceso defragmentacin, dispersado por algn tipo de agente, depositado en algnambiente o mezclado en algn porcentaje significante con fragmentos noambiente o mezclado en algn porcentaje significante con fragmentos no- volcnicos (Fisher, 1961).

Roca Piroclstica

Material formado explosivamente por fragmentacin y trituracinMaterial formado explosivamente por fragmentacin y trituracinvolcnica (Teruggi, 1982).

Tipos de rocas formadas ambientes Tipos de rocas formadas ambientes volcnicosvolcnicosvolcnicosvolcnicos

MecanismosMecanismos explosivos

Erupciones magmticasErupciones hidromagmticasErupciones hidromagmticas

E i tiErupciones magmticas

En estas erupciones puede haber generacin de rocas piroclsticas y de rocas volcnicas.

Durante las explosiones de las erupciones magmticas suelen ser expelidos materiales procedentes de las cmaras magmticas (vidrio volcnico y cristales) y de los conductos volcnicos (generalmente litoclastos ) y (gvolcnicos).

Tipos de erupciones magmticas

HAWAIANAS (lvicas bsicas, bajo nivel de explosividad)

STROMBOLIANAS (lavas escasas, explosividad intermedia)

VULCANIANAS (volcanes mixtos se caracterizan por la formacin de grandess mixtos, se caracterizan por la formacin de grandes

aparatos volcnicos en los que alternan mantos lvicos y diversos depsitos piroclsticos)

PLINIANAS

Tipos de erupcionesTipos de erupciones magmticas

Efusivas: Hawaiana

Explosivas:Explosivas:StrombolianaVulcanianaPliniana

ErupcionesErupcionesErupciones Erupciones explosivasexplosivas

Erupcin pliniana del Vesubio en el 79 AC.Vesubio en el 79 AC.

Caracteres de una explosin

magmticag

Monte Santa Elena (1980)

Monte Santa Elena (despus de la erupcin p

de 1980)

Erupcin del Monte Santa Elena 1980 p

un antes y d !un despus !

Erupcin del Monte Santa Elena 1980

08:27 Vista antes del sismo de

08:32:53.3 El bloque deslizado ha descendido lo suficiente para

Secuencia de Gary Rosenquist

magnitud 5,1 ocurrido a las 08:32.

descendido lo suficiente para exponer el criptodomo magmtico. Se acelera la expansin de gases en el magma y se produce la eyeccin de los primeros materiales.

08:32:47.0 Primero y segundo 08:33:03.7 Se expande e intensifica

la explosividad Material cognado ydeslizamientos en bloque. Comienzo del colapso del flanco norte e inicio de las avalanchas d d t it

la explosividad. Material cognado y juvenil es expuylsado. La nube de explosin lateral (flujo piroclstico) adquiere elevada velocidad y por tanto se desplaza por encima de la avalancha.de detritos. avalancha.

08:32:49.2 Dos segundos despus contina el deslizamiento y se inician las

l i

08:33:18.8 Menos de un minuto despus del inicio de la avalancha de detritos, la explosin alcanza su clmax. Se ensancha el crter por deslizamientos de bloques en el

d t l t i lexplosiones (vertical y lateral).

conducto y los materiales son expelidos verticalmente. El frente del flujo piroclstico supera completamente la superficie de la avalancha a 540 Km/h.

Erupcin del Monte Santa Elena 1980

ndices de explosividad y magnitudes de glas erupciones. Su relacin con el volumen de tefra expelidap

Indice de Explosividad Volcnica (VEI)

VEI 0 1 2 3 4 5 6 7 9Descripcin Poco Moderadamente Descripcin

general No explosiva

Poco explosiva

Moderadamente explosiva

Explosiva Explosiva Muy explosiva Muy explosiva Muy explosiva Muy explosiva

Volumen de tefra (Km3)

< 0,00001 > 0,00001 > 0,001 > 0,01 > 0,1 > 1 > 10 > 100 >1000

Alto de la pluma

menos a 100 m

100-1000 m 1-5 km 3-15 km 10 - 25 km > 25 km > 25 km > 25 km > 25 km

E til H i / V l i / Pli i / Estilo eruptivo

HawaianaHawaiana/

Estroboliana Vulcaniana

Vulcaniana/ Pliniana

PlinianaPliniana/

Ultrapliniana Ultraliniana Ultraliniana

Frecuencia Diaria Diaria Semanal Anual Cada 10 aos cada 100 aos cada 100 aos cada 1000

aos > 10000

Nmero de erupciones histricas

487 623 3176 733 119 19 5 2 0histricas

Ejemplos Kilauea Estromboli Galeras 1992 Ruiz 1985 Galung 1982Santa Elena

1981Krakatoa 1883 Tambora 1815

Toba 75000 aos atrs

E i hid tiErupciones hidromagmticas o surtseyanas

Efusiones en las que intervienen importantes volmenes de agua.

Las ms tpicas son las freticas en las que en la explosin no se incorpora material magmtico activo. Los materiales expelidos son tpicamente lticostpicamente lticos.

Vista del resultado de una erupcinVista del resultado de una erupcin hidromagmtica

Componentes de las rocas piroclsticas

Los componentes de estas rocas son: vitroclastos, cristaloclastos yLos componentes de estas rocas son: vitroclastos, cristaloclastos y litoclastos.

Tipos genticos de componentes:p g pa) juveniles: son los procedentes de la cmara magmtica (vidrio volcnico, cristales), b) ancestrales o cognados (comnmente denominados accesorios): genticamente relacionados con los procesos

l i d d l d t l i ( l lvolcnicos, proceden de los conductos volcnicos (por lo general, litoclastos); c) accidentales: procedentes del sustrato, pero que no tienen relacin con los procesos volcnicos.

Variabilidad granulomtrica de los componentes. Los litoclastos son predominantes en las fracciones ms gruesas, mientras que los cristaloclastos y vitroclastos se concentran en las ms finas.

Vicente

Vicente

Vicente

El nuevo componente: vidrio volcnicoEl nuevo componente: vidrio volcnico

Material de la cmara magmtica enfriado sbitamente y que por tanto no tiene estado cristalino (microscpicamente es una sustancia istropa). Muchos lo consideran un lquido sobre-enfriado.Muchos lo consideran un lquido sobre enfriado.

El vidrio ms comn es el de composicin cida. Las trizas vtreas (shards) y las pumitas. Caracteres (ndice de refraccin, morfologas) y origen.y p ( g ) y g

El vidrio bsico. Se lo conoce como sideromelano y tiene una composicin basltica (oscuro, de alto ndice de refraccin). Constituye las escorias (grandes fragmentos vesiculares, bombas). El vidrio bsico de efusiones baslticas es transportado como delicadas fibras denominadas lgrimas y cabellos de Pele.

Vicente

Vitroclastos: pmez o pumita

Vitroclastos: Trizas cuspadas

t oc astostrizas vtreas

Trizas en plato

Trizas pumceasTrizas pumceas

El vidrio volcnico. Material muy alterable

L lt bilid d d l id i d b t f E t i lLa alterabilidad del vidrio se debe a su carcter amorfo. Es un material con una elevada entropa a causa de la carencia de estructura cristalina y la distribucin desordenada de sus elementos constitutivos.

Su alteracin puede producirse a altas y bajas temperaturas.

La alteracin a altas temperaturas es muy rpida se conoce como proceso deLa alteracin a altas temperaturas es muy rpida, se conoce como proceso de devitrificacin y como resultado se genera un agregado microcristalino, normalmente de composicin cuarzo-feldesptica.

La ms comn alteracin del vidrio a bajas temperaturas conduce a la formacin de argilominerales y/o ceolitas. El producto ms caracterstico de este fenmeno de alteracin del vidrio es la esmectita.

Clasificacin de las rocas volcaniclsticasvolcaniclsticas

todas las clasificaciones son fruto de la mente humana, levantando lmites donde no existen en la

naturaleza, interrumpiendo el continuo de las , ppropiedades de las rocas, siendo imperfectas y

arbitrarias.

Rocas piroclsticas

Procesos volcnicos primarios

Procesos piroclsticos Hialoclastitas

primariosProcesos autoclsticos

Autobrechas (en lavas AA y en bloque)

Procesos superficiales

Procesos de resedimentacin y

Rocas epiclsticas volcanignicas

retrabajo

Clasificacin granulomtricag

< 0,62 mm < 2 mm 2-32 mm > 64 mm< 0,62 mmPolvo(=limo)

< 2 mmCeniza gruesa (=arena)

Lapilli (=grava fina)

Bloques y bombasformadores de aglomerados y cascajos piroclsticos(=grava gruesa)(=grava gruesa)

Clasificaciones de las piropsamitasClasificaciones de las piropsamitas

IUGS Subcomisin (1980) Teruggi et al (1978)IUGS Subcomisin (1980) Teruggi et al. (1978)

Los depsitos piroclsticosLLUVIAS O CADAS DE TEFRA

FLUJOS PIROCLSTICOS

Procesos de acumulacin de las rocas i l tipiroclsticas

Depositacin de materiales originados por una erupcin volcnica con un tipo de fragmentacin explosiva.

Clasificacin gentica en funcin del mecanismo de transporte:

Depsitos de cada piroclstica

Depsitos producidos por agentes superficiales:

Depsitos de flujos piroclsticos (ignimbritas)Depsitos de corrientes piroclsticas (surges, oleadas)

Depsitos piroclsticos de cada o lluvias de tefra (Cas y Wright, 1987)

Depsitos formados por decantacin suspensiva luego de que el material ha sido eyectado explosivamente desde una boca eruptiva en una columna eruptiva ascendente.

Caractersticas de un depsito de cada o de lluvia de tefra

Los fragmentos mayores son eyectados balsticamente, se depositan en zonas proximales y se denominan clastos balsticos o eyectos y comprenden a bloques, bombas y lapillos.

La mayor parte del material es transportado por la pluma eruptiva. La movilizacin es altamente selectiva, especialmente por granulometra. Los polvos volcnicos pueden desplazarse en suspensin por miles de kilmetros.

Diseo en planta de los depsitos, desde circular a elptico, segn la influencia de los vientos.

Se muestran con disposicin mantiforme.p

Presentan cambios de composicin en sentido areal y en sentido vertical. Ello es debido a la estrecha relacin entre la granulometra y la composicin, y entre el proceso de vaciamiento de las cmaras magmticas y la composicin, respectivamenterespectivamente.

Caractersticas de un depsito deCaractersticas de un depsito de cada o de lluvia de tefra

Los depsitos pueden ser subareos o subcueos.

Controlados por la gravedad y su depositacin es partcula a partcula.

Generalmente inconsolidados y presentan gradacin normal de componentes.

Son generalmente clasto soportados Son generalmente clasto-soportados.

Las facies estn definidas por cambios en la granulometra y tipo de componentes.

Caractersticas de un depsito de pcada o de lluvia de tefra

Depsitos primarios producidos por laDepsitos primarios producidos por la accin de agentes superficiales generados durante explosionesgenerados durante explosiones

volcnicas(tradicionalmente depsitos de flujo)(tradicionalmente depsitos de flujo)

FLUJOS DENSOS O FLUJOS PIROCLSTICOS

FLUJOS INFLADOS, SURGES U OLEADAS PIROCLSTICAS

Flujos piroclsticosFlujos piroclsticos (Cas y Wright, 1987)

Es un mecanismo caracterizado por alta concentracin de materiales piroclsticos dispersados en gas (relacin partculas/gas > 1). Posee alta fluidez (exsolucin) por la actividad de fluidos.Posee alta fluidez (exsolucin) por la actividad de fluidos. Est controlado por la gravedad. El flujo es una corriente de densidad caliente, muchas veces incandescente. El mecanismo principal para la generacin de un flujo piroclstico es el El mecanismo principal para la generacin de un flujo piroclstico es el colapso de la columna eruptiva. Tambin se pueden producir por derrames o nubes ardientes o de cenizas, previas o sincrnicas a la generacin de la columna eruptiva. Su desplazamiento es rpido (ms de 200 km/h) y pueden recorrer distancias de ms de 100 km. Ello depende del factor inercial y de la topografa.

Caractersticas generales de los depsitosCaractersticas generales de los depsitos de flujos piroclsticos

Se conocen como depsitos ignimbrticos. Presentan una composicin preferentemente silcea. Los depsitos resultantes son generalmente masivos o pobrementeLos depsitos resultantes son generalmente masivos o pobremente estratificados. La granulometra va desde piropseftica a piropsamtica. Poseen esqueleto quebrantado, seleccin pobre (desviacin standard superior a 2) y no experimentan mayores cambios de textura con la distancia. La elevada temperatura (supera los 550 C) hace que con frecuencia se presenten soldados, aunque tambin hay depsitos no soldados. Los depsitos con soldamiento poseen textura eutaxtica fiammes y concentrados decon soldamiento poseen textura eutaxtica, fiammes y concentrados de obsidiana, as como disyuncin columnar hasta estructura en rampa. La superposicin de depsitos de flujos incandescentes puede generar el desarrollo de unidades de enfriamiento ms potentes.desarrollo de unidades de enfriamiento ms potentes.

Ignimbritas soldadas y no soldadas

I i b it ld dIgnimbrita no soldada

Ignimbrita lapilltica no soldadas

Flujos inflados (surges) u oleadas piroclsticas

Pueden estar relacionados con los flujos densos. En general estos surgesj g gpreceden o son ulteriores al clmax de actividad de los flujos densos.

Por otra parte, son los tpicos depsitos de las explosiones hidromagmticas.

El material viaja en estado altamente fluido, favorecido por la presencia de una elevada cantidad de agua y de vapor de agua. Las velocidades de desplazamiento oscilan entre los 100 y los 200 km/h.

Los depsitos de surge (tambin denominados hialoclsticos) son t ti t ld d b d d l i Lcaractersticamente no soldados y con buen grado de seleccin. La

granulometra va desde piropseftica a piropsamtica (sta ltima es ms frecuente). Las estructuras sedimentarias primarias reflejan el muy alto rgimen de los flujos (estructuras monticulares y capas planas), as como la g j ( y p p ),depositacin sbita de los materiales (estructuras de escape de fluidos en platos).

Caractersticas de depsitos de surges piroclsticos o flujos piroclsticos diluidospiroclsticos o flujos piroclsticos diluidos Cubren la topografa con forma de manto, pero tienden a acumularse en d idepresiones con mayor espesor.

Formas de capa unidireccionales:1. Estratificacin entrecruzada de bajo ngulo2. Dunas3. Dunas escalantes4. Chute and pool

Presencia de conductos de desgasificacin

Enriquecidos en cristales y lticos

Las lminas se encuentran bien ordenadas

Depsitos de oleada piroclstica o surge

Depsitos de oleada piroclstica o surgeg

DiferenciasDiferencias entre flujos

piroclsticos ypiroclsticos y surges

Rocas volcaniclsticas secundarias -i l ti l i iepiclsticas volcanignicas -

retrabajadas y resedimentadas

Son el producto de la depositacin de materiales originados por la resedimentacin l t b j (f t i t i i ) d d it / t i lo el retrabajo (fragmentacin por meteorizacin) de depsitos y/o materiales

piroclsticos primarios.

Al igual que los depsitos epiclsticos relacionados a cuencas sin o con poca g q p p pactividad volcnica, los depsitos volcaniclsticos secundarios (epiclsticos volcanignicos) son generalmente transportados por flujos gravitacionales de sedimentos (ej. depsito de flujo de detritos), corrientes cueas (ej. depsito de flujo diluido en condiciones de bajo rgimen de flujo por migracin de duna 2D) o por eldiluido en condiciones de bajo rgimen de flujo por migracin de duna 2D) o por el viento (depsitos de eolianitas).

Concepto de tufolita y tufitaConcepto de tufolita y tufita.

Tufolita: roca volcaniclstica secundaria producto del retrabajo o reelaboracin de tefras y piroclastitas sin mezclas con otro tipo de detritos. Est enteramente constituida por material piroclstico primario que fue removilizado Granulomtricamente se reconocen tufopsefitas tufopsamitasremovilizado. Granulomtricamente se reconocen tufopsefitas, tufopsamitasy tufopelitas.

Tufita: roca volcaniclstica secundaria en la que adems de materiales piroclsticos retrabajados o reelaborados participan otros detritos sedimentarios epiclsticos. Estas rocas de mezcla pueden subdividirse en ortotufitas (menos del 50% de material epiclstico no volcnico) y paratufitasortotufitas (menos del 50% de material epiclstico no volcnico) y paratufitas(ms del 50% de dicho material).

Vinculacin entre rocas piroclsticas psecundarias y primarias

Existe una estrecha vinculacin entre las rocas piroclsticas primarias, tanto formadas por procesos de cada como de flujo piroclstico, con las rocas piroclsticas secundarias.p

En los ambientes volcnicos es muy caracterstica la asociacin entre depsitos secundarios y depsitos de flujos piroclsticos.

El retrabajamiento en las reas volcnicas puede producirse por una amplia gama de agentes de transporte, desde corrientes de agua hasta flujos gravitacionales de sedimentos que poseen elevada viscosidad, gran velocidad (hasta 200 km/h) y alcanzan distancias apreciables (hasta 40 km).(hasta 200 km/h) y alcanzan distancias apreciables (hasta 40 km).

Mecanismos de transporte tpicos de depsitos volcaniclsticos secundarios

Definicin prctica de LaharActualmente se acepta el uso del vocablo lahar en referencia al procesoproceso y no al depsito.depsito.

Se lo define como: Se lo define como: UN FLUJO ESCENCIALMENTE CONTEMPORNEO A LA ERUPCIN PRODUCTO DE ALGUN TIPO DE DESESTABILIZACIN DE MATERIAL PIROCLSTICO PREVIAMENTE DEPOSITADO

Ntese que un lahar posee un rango de concentracin de materiales que lo lleva a comportarse variablementecomportarse variablemente como un flujo de detritos hasta un flujo hiperconcentrado.

Depsitos lahricos

Principales causas que generan p q glahares

Fusin de casquetes de nieve eterna o glaciares en las cumbres de volcanes (Nevado de Ruiz, 1985; Cotopaxi, 1867).( )

Lluvias infrecuentes en pendientes inestables.

Inestabilidad de taludes.

Sismicidad asociada a la erupcin.

Flujo de detritos en Armero (Colombia)

Flujo de detritos en Armero (Colombia)

Flujo de detritos en el Volcn Casita, Nicaraguag

Depsitos de avalancha de detritos del volcn Santa Elena 1982del volcn Santa Elena 1982

Estructuras monticulares (hummocky)en depsitos de avalanchas de detritosen depsitos de avalanchas de detritos

Depsitos avalanchas de detritos

Diferencias entre depsitos de avalanchas y laharesy lahares

Avalanchas Lahares

Presencia de hummocks Clastos con estructura en rompecabezas

Rara vez muestran hummocks Depsitos masivos, gradados o con estratificacin internarompecabezas

Homogeneidad textural de los clastos volcnicos Espesores de decenas de metros

estratificacin interna Polimcticos o monomcticos con heterogeneidad textural de los clastos. Generalmente poco espesor (del p

Clastos de decenas de metros de dimetro Depositacin por flujos granulares

p p (orden de metros) Depositados por flujos de detritos o flujos hiperconcentrados

dilatantes

Ambientes volcnicos y sedimentacinAmbientes volcnicos y sedimentacin

La sedimentacin dentro de una cuenca resulta de la relacin entre lad i l t l t b j l t d d i d iacomodacin, el aporte, el retrabajo y la tasa de produccin de organismos.

Tasa de acomodacin (espacio disponible) = tectnicaT d t t t i t l d l b t (b d k) li Tasa de aporte = tectnica + naturaleza del basamento (bedrock) + clima +

quimismo de las aguas

Ambientes volcnicos y sedimentacinAmbientes volcnicos y sedimentacin

La generacin de aparatos volcnicos influye sobre el relieve y el gradiente de los ambientes sedimentarios.

El aporte deja de ser parte del ciclo levantamiento erosin transporteEl aporte deja de ser parte del ciclo levantamiento-erosin-transporte.

Se generan grandes volmenes de materiales volcaniclsticos en cortos perodos de tiempo.

El volcanismo produce disminucin de la cobertura vegetal.

El volcanismo genera movimientos ssmicos y alteracin hidrotermalEl volcanismo genera movimientos ssmicos y alteracin hidrotermal.

Modelos de Facies en ambientes volcnicos

Los modelos de facies estn relacionados con el tipo de ambiente volcnico y la proximidad o lejana del centro efusivo.

En zonas proximales las facies volcaniclsticas estn vinculadas directamenteEn zonas proximales las facies volcaniclsticas estn vinculadas directamente a los aparatos volcnicos (ej. calderas o estratovolcanes). Aparecen asociaciones constituidas por depsitos de flujo piroclstico, de cadas proximales (depsitos de eyectos), y de lahares y avalanchas.

En zonas distales los modelos de facies pueden ser de ambientes sedimentarios clsicos (fluviales, lacustres, etc.) pero con particularidades debidas a la influencia del volcanismo Por ejemplo en un ambiente fluvial eldebidas a la influencia del volcanismo. Por ejemplo, en un ambiente fluvial el volcanismo puede modificar el patrn de canales o la tasa de agradacin en la planicie de inundacin).

Ejemplo de modelos de facies en condiciones sineruptivas e intereruptivascondiciones sineruptivas e intereruptivas

Metodologa de trabajoMetodologa de trabajo

1. Datos relevantes sobre los procesos eruptivos

2. Descripcin del depsito

3. Caracterizacin de las facies y de las asociaciones de facies

Datos relevantes sobre los procesos tieruptivos

Observaciones de campo:p

1. Componentes del depsito2. Estructura volcnica

Observaciones posteriores:

1. Tipo de fragmentacin2. Propiedades fsicas y qumicas del magma

Descripcin del depsitoDescripcin del depsito

(a) Identificacin de los componentes

(b) Tamao y forma de los componentes

(c) Disposicin de los componentes

(d) Alteracin

Anlisis de facies

1. Litologa

2 E t t t ti l l i t i d b t h2. Estructura externa: tipo, escala y relaciones geomtricas de base y techo

3. Ordenamiento vertical y fbrica de los distintos componentes

4. Estructuras sin-deposicionales y pos-deposicionales

5 Geometra general del depsito relacin con la topografa5. Geometra general del depsito, relacin con la topografa

6. Desarrollo areal y volumen

7. Definicin de facies

8. Definicin de asociaciones de facies y de unidades de acumulacin y(DElia, 2010)