Curso de Vulcanología

II. Placas Tectónicas, Distribución y Marco Tectónico.

EAPIG – UNC

2013

* Billy Beas

Introducción

* Distribución de las grandes placas tectónicas y algunos volcanes activos y dormidos. Schmincke, 2005

Introducción

• Alfred Wegener postuló en 1912 que los continentes actuales alguna vez estuvieron unidos en uno solo, llamado Panguea.

• Esta nueva idea de un planeta dinámico nos muestra un cambio en el conocimiento de la ubicación y origen de los volcanes. La notable diferencia entre los estilos eruptivos puede estar relacionado a diferentes fuentes magmáticas, procesos de generación de magma y por consiguiente las composiciones del magma.

• Alfred Wegener no considero la composición y origen de los magmas como fundamento de su modelo.

El Mecanismo Transportador de las Dorsales Meso Oceánicas

* Convergencia y divergencia de placas (subducción o zona Wadati-Benioff). Ratio de producción de magma anual (km3/años) después de varias fuentes. Schmincke, 2005

El Mecanismo Transportador de las Dorsales Meso Oceánicas

• Los cambios en la orientación del campo magnético de la Tierra ocurren cada cientos de miles a millones de años. Esto quiere decir que el norte magnético cambia de posición desde el norte geográfico al sur geográfico.

• La corteza oceánica esta caracterizada por bandas alternadas de orientaciones magnéticas opuestas. Estas bandas de polaridad normal e invertida son paralelas a las dorsales meso oceánicas. Frederick Vine y Drummond Mathhews descubrieron en 1963 que los patrones magnéticos tipo zebra en el fondo marino son simétricos.

• Los anchos de estas bandas corresponden a periodos de polaridad normal e inversa en los depósitos de superficie recientemente descubiertos.

El Mecanismo Transportador de las Dorsales Meso Oceánicas

El Mecanismo Transportador de las Dorsales Meso Oceánicas

Las Capas de la Tierra

* Subdivisión de la Tierra en diferentes capas según su densidad determinada por las diferentes velocidades sísmicas. Schmincke, 2005

Las Capas de la Tierra

• La velocidad de las ondas sísmicas depende principalmente de la densidad de las rocas. Estos cambios bruscos en la velocidad permiten a los geofísicos subdividir la Tierra en tres capas de diferente densidad:

• La corteza terrestre, la zona externa delgada de la tierra, densidad = 2.67 g/cm3, espesor = 25 km, pero puede llegar a tener 70 km en algunos sectores. La corteza basáltica en las cuencas oceánicas tiene un espesor de 5 a 7 km, densidad = 2.8 g/cm3. La corteza se reconoce por encima del manto, sobre la discontinuidad de Mohorovicic.

• El Manto que se ubica debajo de la corteza consiste de silicatos ricos en Fe y Mg, y principalmente olivino a mas de 660 km. El Manto tiene un espesor de 2,870 km y su densidad media es de 4.6 g/cm3.

• El Núcleo, probablemente esta compuesto de Ni y Fe, tiene un radio de 3,480 km y su densidad media es 10.6 g/cm3. Su capa externa es liquida y su interior es solido.

• Porque las capas tienen densidades distintas?

• El gradiente térmico no se incrementa de manera lineal en profundidad. Si la temperatura en la corteza se incrementa 3 Celsius cada 100 m, el núcleo tendría 200,000 Celsius, en vez de la actual temperatura de 5,000 a 6,000 Celsius. A manera de comparación la superficie del Sol tiene 5,500 C.

Las Capas de la Tierra

Subdivisión Dinámica de la Tierra

• Un punto importante es la actividad sísmica y volcánica.

• Jason Morgan subdividió la capa externa de la tierra en varias placas cuyos bordes están caracterizados por actividad sísmica y volcánica.

• Debido a que la tierra no se expande la creación de nueva corteza debe ser compensada con la destrucción de corteza en otros lugares.

* Distribución de las grandes placas tectónicas y algunos volcanes activos y dormidos. Schmincke, 2005

Subdivisión Dinámica de la Tierra

• La corteza y la parte superior del mato son llamados Litosfera. Las placas litosféricas de la tectónica de placas son conocidas como capas rígidas, y altamente viscosas en la capa externa de la tierra, presentando una capa mas móvil, conocida como astenosfera.

• La litosfera sísmica esta definida como una zona de alta velocidad sísmica, contrastando con la capa inferior de baja velocidad.

• La litosfera elástica es producto de la medición de la corteza que emerge y la que se funde cuando se expone a cargas y descargas de energía (ejemplo, edificios volcánicos gigantes en Hawái o cadenas montañosas).

• La litosfera termal, el borde de esta capa esta determinada por una gradiente conductiva con una temperatura basal de 1,280 Celsius. Es dos veces mas gruesa que la litosfera sísmica y elástica.

Subdivisión Dinámica de la Tierra

• Diagrama izquierdo: Distribución de velocidades de las ondas sísmicas. P(rojo), S(azul), Densidad (violeta). • Distribución del manto superior por velocidad de ondas. Schmincke, 2005

Subdivision Dinamica de la Tierra

• La zona de baja velocidad, esta reconocida universalmente, caracterizada por un decremento del 2% en la velocidad de las ondas debajo de la litosfera. Debajo de los cratones, alcanza desde los 150 km hasta los 400 km. Esta zona es equivalente a la astenosfera, la capa fluida debajo de la litosfera rígida.

• Una segunda capa que llama la atención es la D”, ubicada en la base del manto y sobre el núcleo superior. Esta capa tiene un espesor de 200 – 300 km, y se caracteriza por incrementar la dispersión de las ondas sísmicas. Localmente esta capa puede ser muy caliente o incluso tener trazas de magma.

• La litosfera consiste alrededor de 16 placas rígidas que varían en tamaños y se mueven entre si. Las placas mas grandes, como la de Norte América y Eurasia constan de litosfera continental y oceánica.

• Estos descubrimientos evidencian que los continentes y las cuencas oceánicas no se formaron en un solo periodo. Los continentes se dividen, se juntan y se destruyen cíclicamente.

Subdivisión Dinámica de la Tierra

* Modelo de placas tectónicas y fuentes magmáticas. Schmincke, 2005

Distribución de los Volcanes en la Superficie de la Tierra

* Comparación entre el numero de erupciones volcánicas y la producción volcánica global por año en tres diferentes configuraciones de placas: zonas de subducción, zonas intraplacas y zonas de rift, incluyendo dorsales meso oceánicas. Schmincke, 2005

Distribución de los Volcanes en la Superficie de la Tierra

• Alexander von Humboldt preciso que los volcanes Cuaternarios y Terciarios no están distribuidos de forma aleatoria en la tierra. El considero que la concentración de volcanes se da por factores internos profundos y no cercanos a la superficie.

• En algunas zonas como los cratones o escudos, donde la corteza puede tener mas de 1 billón de años (Canadá Central, Suiza, Finlandia, Australia Occidental), no se ha evidenciado vulcanismo en los últimos años geológicos.

Distribución de los Volcanes en la Superficie de la Tierra

• Los márgenes de placas divergentes o constructivos, son las zonas de eje oceánico con la alta producción y erupción de magmas en la tierra y donde se ubica el gran numero de (sin embargo no se sabe la cantidad exacta) volcanes submarinos. Islandia es un volcán meso oceánico, en el cual ocurre una alta producción y erupción de magma sobre una pluma que ha generado una gran isla volcánica.

Distribución de los Volcanes en la Superficie de la Tierra

• Márgenes de placas convergente o destructivas, son zonas a lo largo de litosfera oceánica que desciende al manto. Muchos de los volcanes activos sub aéreos se forman sobre estas zonas de subducción. A pesar de eso los volúmenes de magma en estas zonas solo son el 10% de la producción global o cerca de 4 km3 por año, y representan mas del 80% de las 5,350 erupciones registradas en el tiempo.

Distribución de los Volcanes en la Superficie de la Tierra

• Volcanes intraplacas o campos volcánicos, se dividen en: oceánicos como Hawái o continentales como en Michoacan – Guanajuato en México, San Francisco en Arizona (USA), Eifel en Alemania, o Chaine des Puy en Francia.

Parámetros Tectónicos Híbridos

* Tres ejemplos de alta producción de magma basáltico en marcos tectónicos de placas de subducción son: a) Monte Etna en el Mediterráneo. Schmincke, 2005

* b) Japón, 8 de los volcanes mas activos y famosos se ubican en las zonas de Wadati-Benioff en Japón y sus islas. El Monte Fuji corresponde a la unión de

3 placas. Schmincke, 2005 * c) El complejo Kliuchevskoi/Tolbachik

(Kamchatka) en zonas de subducción, cortado por el complejo de fallas Bering. Las flechas

amarillas muestras una subducción oblicua a lo largo del tren de Aleutian. La isla de Adak, donde ocurren los magmas adakiticos producto de zonas

de subducción. Schmincke, 2005

Parámetros Tectónicos Híbridos

• No todos los volcanes son exclusivos de cada subdivisión, existen quienes rompen a la regla. Por ejemplo, algunos volcanes que producen lava basáltica ocurren en zonas de subducción o cerca de los bordes de subducción. Otros son: El Etna, el volcán activo mas grande en Europa (3,350 msnm), Monte Fuji (3,776 msnm), Kliuchevskoi (4,835 msnm).

• La composición química de los magmas máficos de las zonas de borde de subducción es semejante a la de los magmas intraplacas pero también con características de magmas relacionados a la subducción, el Etna es un claro ejemplo de ello.

• El Etna y el Fuji parecen haberse desarrollado en ambientes tensionales entre placas subducidas. El Fuji se forma en una triple junta de placas en la zona sur de la placa del Pacifico y el complejo Kliuchevskoi/ Tolbachik en la zona norte del sistema de arco.

• Zona de subducción al sur de Tyrrhenian. La microplaca Ionian desciende hacia el norte debajo de la microplaca Tyrrhenian, la líneas rojas muestran las

profundidades. Schmincke, 2005 • Modelo tridimensional de la zona sur de subducción (mirando al sur este). Las líneas rojas representan el ascenso del magma desde la placa subducida hacia

los arcos volcánicos. Las flechas muestran la dirección de la astenosfera en ascenso. El volcán Etna esta fuera del arco Aeolian, sobre la placa

Africana. La microplaca Adriatica que se subducta al oeste del Vesubio separticiona en dicho punto..

Schmincke, 2005

Movimiento de las Placas

FIN