ANLISIS MORFOMTRICO Y GEOMORFOLGICO DE LA CALDERA

PALETAR (CAUCA, COLOMBIA)

Wveimar Samac Torres

Gegrafo, Universidad Nacional de Colombia

Director: John Jairo Snchez Aguilar, Ph. D. Geofsica

Tesis de Maestra En Ciencias Geologa

Contenido

Introduccin

Localizacin y generalidades de la Caldera Paletar (CP)

Marco Terico

Naturaleza de los datos

Mtodos

Resultados

Discusin

Conclusiones y recomendaciones

Introduccin

El presente trabajo de investigacin trata sobre el anlisis de

parmetros morfomtricos aplicados al estudio de

estructuras volcnicas, y su relacin con la manifestacin de

procesos geomorfolgicos que afectaron la estructura

conocida como la Caldera Paletar (CP), as como a las

estructuras resurgentes presentes en la Cadena Volcnica

de Los Coconucos (CVLC), en el Valle de Paletar y otros

rasgos geomorfolgicos asociados.

Localizacin

Generalidades

De acuerdo con Torres et al., (1999), la CP tiene 35 km de dimetro estimado,rodea la CVLC y el Valle de Paletar.

En la CP hay 16 estructuras volcnicas las cuales presentaron evidencias deactividad durante el Cuaternario y slo una de ellas tiene reportes histricos (V.

Purac).

Igualmente, hay evidencias de otras estructuras anteriores, remanentes dealgn tipo de actividad que pueden asociarse con resurgencia, como en el caso

del Cerro Chagartn.

Se reconocen varias etapas de volcanismo activo entre el Plioceno y elHoloceno que caracterizan la conformacin de la CP y la resurgencia de la

CVLC, posiblemente relacionada con un lineamiento geolgico (Falla de

Coconucos).

Geologa Estructural

Estructuras asociadas

9 estratovolcanes (Purac, Curiquinga, Pico Paletar, Calambas, Quintn, Machngara, Pan de Azcar,

Pukara y Amancay)

5 conos (Shaka 1, 2, y 3; Killa y Piki)

2 estructuras tipo maar (El Canelo y Hacienda Paletar)

2 crteres sin estructura asociada (Piocollo y El Buey)

V. Pan de Azcar (SGC, 2011)

Lavas de Shaka 1, 2 y 3 (SGC, 2008)

Marco Terico: Antecedentes La CP es una caldera de colapso con volcanismo resurgente (Torres

et al., 1999) que origin emplazamientos de ignimbritas (volmenes

entre 77 km3 y 100 km3) en los departamentos de Cauca y Huila.

Identificacin de 11 estructuras asociadas a una cadena volcnica: laCVLC (Flrez, 1983); as como una depresin volcnica asociada al

colapso de la CP denominada Valle de Paletar (Robertson et al.,

2002) con 2 crteres maar.

Evidencias de la reactivacin de actividad durante el Cuaternario conrastros considerables de la ltima glaciacin (12.000 aos a.p.)

Marco Terico: Estilos eruptivos y geoformas resultantes

Volcanismo flsico en la formacin de la CP, dominantementerioltico con expulsin de grandes volmenes de material y

formacin de una depresin.

Volcanismo flsico resurgente de tipo andesticopredominantemente, con la formacin de estratovolcanes y conos

(estilo eruptivo prehistrico y reciente); expulsin de lavas y

piroclastos jvenes.

Actividad freatomagmtica en el intervalo de tiempo presente entre laformacin de la CP y el volcanismo resurgente de la CVLC,

evidenciada con la formacin de crteres maar.

Marco Terico: Calderas, Definicin y tipologa

Tipos tericos de calderas (Cole et al., 2005)

Las calderas son estructuras volcnicasresultado del colapso o subsidencia de la

parte superior de una cmara magmtica,

durante o inmediatamente despus de un

evento volcnico (Cole et al., 2005).

Etapas: Pre-colapso, Subsidencia,Magmatismo post colapso, Resurgencia,Hidrotermalismo y Mineralizacin

Tipos de calderas: Pistn (Plate/PistonCollapse), Porciones (Piecemeal), Escotilla

(Trapdoor); Depresin (Downsag) y

Embudo (Funnel)

Marco Terico: Morfometra de estructuras volcnicas

Morfometra de estratovolcanes: un estratovolcn ideal representa una simetracircular perfecta visto en planta (Kratson et al., 2010).

Estratovolcn Purac (SGC, 2011)

ndice de circularidad c:

= 1

Ri = radio medio del permetro de la forma,

calculado con respecto a su centroide

sRi = desviacin estndar de la distancia de lospuntos del permetro de la forma desde su radio

medio Ri

Centro simtrico de las curvas de nivel:

=1

4

Marco Terico: Morfometra de estructuras volcnicas

Morfometra de conos: Relacin Wco/Wco refleja el ngulo de reposo de losflancos de estas estructuras volcnicas (Porter, 1972).

Hco o altura del cono

Wco o Ancho basal del cono

Wcr o ancho del crter

Dcr o profundidad del crter

o ngulo mximo de pendiente, el cual usualmente oscila

en el rango 25 2

Es una medida de estabilidad morfolgica, que depende no solo de la naturaleza de los piroclastos y flujos de lava, sino tambin de los procesos evolutivos que

caracterizan a un cono volcnico (erosin).

Naturaleza de los datos

Imgenes Satelitales pticas

y Radar

Imagen SPOT 5

Ortocorreccin

Resolution Merge

(Multiespectral + Pancromtica)

Interpretacin Geomorfologa

Terrasar X

Tratamiento filtrado y correcciones Speckle/Clutter

Ortocorreccin

Generacin DEM 5 m

Informacin Altura (z)

Pendiente () Aspecto del terrenoSombras

Imgenes corregidas 3.5 m

Mtodos1. Extraccin de ndices morfomtricos:

Pendientes y categoras de pendientes (en grados) Aspecto del Terreno (orientacin de las facetas del relieve)

Circularidad (c) y centros simtricos () para estratovolcanes Morfometra (Hco/Wco) y volmenes de conos piroclsticos

2. Anlisis Geomorfolgico (Sistema ITC para Levantamientos

Geomorfolgicos)

Morfognesis (procesos geomorfolgicos originarios) Morfoestructura y litologa (Naturaleza litolgica y estructural) Morfometra (Informacin cuantitativa: c, Hco/Wco) Morfocronologa (Indicadores de edad cronolgica aproximada o

dataciones, si existen)

Resultados: Delimitacin y morfologa de la CP

a)

b)

Resultados: Delimitacin y morfologa de la CP

rea CP = 845 km2

Dmax: 36,198 km.

Dmin: 29,457 km.

Dimetro promedio: 32,827

km.

Permetro = 124 km

Resultados: Delimitacin y morfologa de la CP

Nombre Caldera Localizacin Edificio; estructura

Dimetro

Topogrfico Caldera

(km)

Volumen

Erupcin km3

(DRE)

Geometra reportada de

colapso

Toba+ Indonesia, Isla Sumatra Arco Dactico; Zona de falla 30 x 80 1500 Pistn (Resurgente)

Cerro Galn+ Argentina, Andes Complejo Volcnico 25 x 35 2000 Pistn (Resurgente)

Crter Lake+ EE.UU. Complejo Volcnico 8 x 10 55 Pistn

Santorini+ Mediterrneo Complejo Volcnico 7 x 10 25 Compuesta

Yellowstone+ EE.UU. Complejo Caldrico 60 1000-2000 Pistn (Resurgente)

Caldera Paletar++Colombia, Cordillera

CentralComplejo Volcnico 32 177(1) Pistn (Resurgente)*

Mt. Brzsny+++ Hungra; Crpatos Complejo Volcnico 15 25(1) Embudo?

La Primavera+ Mxico Complejo Volcnico 11 20 Pistn

Krakatoa+ IndonesiaAgrupacin de

Estratovolcanes8 10 Embudo?

Pinatubo+ Filipinas Estratovolcn 2,5 4-5 Embudo?

NOTAS: (1) Volumen de erupcin aproximado. * Geometra de colapso propuesta en este trabajo de investigacin. + Lipman, 2000. ++ Torres et al. (1999).

+++ Szekely & Kartson (2004).

Resultados: ndices morfomtricos de estratovolcanes (Circularidad)

Sentido N - S Sentido E - W

Baja correlacin de c

R=0,48

Baja correlacin de c

R=0,1

Resultados: ndices morfomtricos de conos (Hco/Wco)

Sentido N - S Sentido E - W

Correlacin media de Hco/Wco

R=0,78

Alta Correlacin de Hco/Wco

R=0,93

Resultados: Pendiente mxima ()

Sentido N - S Sentido E - W

Correlacin media de R=0,64

Sin Killa R=0,86

Correlacin baja de R=0,93

Sin Killa y Piocollo R=0,80

Geomorfologa de la CP

PROVINCIA

GEOMORFOLGICA

SISTEMAS DE

TERRENOAMBIENTES

UNIDADES DE

TERRENOSIMBOLO FACIES LITOLGICAS

SISTEMA OROGNICO

ANDINO

CORDILLERA

CENTRAL

VOLCNICO

Crter Activo Vc

Piroclastos de cada, intercalados

con flujos de lava andestica,

dactica y basltica

Crter Apagado Vca

Estratovolcn Activo Vea

Estratovolcn Inactivo Vei

Cuello Volcnico Vv

Cono de ceniza Vcc

Cono de escoria Vce

Campo de lava Vl

1. Purac, 2. Calambas, 3.

Curiquinga, 4. Pico Paletar, 5.

Quintn, 6. Shaka, 7.Killa, 8.

Machangara, 9. Pan de Azcar 10.

Pukara, 11. Piki, 12. El Buey, 13. Pre

Coconucos

Campo de lava

cordadaVlc Lavas del Volcn Amancay

Depsito CDP Vdp Flujos piroclsticos

Lahar Vfv Flujos de lahar y lodos volcnicos

Campo de depsitos

piroclsticos de cadaVcz Piroclastos de cada sobre lavas

GLACIAL

Morrena Lateral GmlLavas, piroclastos y rocas

metamrficas en ambiente glaciar

y periglaciar.

Morrena de Fondo Gmf

Valle Fluvio - Glaciar Gvfg

DENUDATORIO

Lomas Dl 1. Complejo Cajamarca y Esquistos

Mazamorras, 2. Secuencia

Sedimentaria Jursica, 3.

Formacin Popayn 4. Formacin

Coconucos

Colinas Dc

Vertientes Dv

Escarpe Dz

ESTRUCTURAL Colinas Sc1. Sedimentitas Santa Luca, 2.

Complejo Quebrada Grande

ALUVIAL

Vallecitos FvDepsitos aluviales

heteromtricos, recientes y

relativamente recientes

Terraza Colgante Ftc

Terraza Aluvial Baja Ft1

Vertientes (Dv4) formadas por flujos de lava andestica antiguos de la

Formacin Coconucos. (Wveimar Samac, 2013).

Capas de ceniza volcnica con facies lacustres y

niveles de suelos enterrados. Va Coconuco (Purac)

Paletar. (Wveimar Samac, 2013).

Piroclastos de cada provenientes del Volcn Purac. Se

aprecian varios eventos con desarrollo incipiente de suelos.

(Jhon J. Snchez, 2011)

Discusin: Delimitacin de la CP

Se permite definir un nuevo dimetro de 32,827 km a partir de la interpretacindel DEM de alta resolucin espacial y los mapas de aspecto y sombras. Torres

et al. (1999) haba definido un dimetro aprox. de 35 km con informacin

menos detallada.

Slo una estructura de grandes dimensiones pudo haber dado origen aemplazamientos de ignimbrita de 177 km3 aprox. Se calcula un rea para la CP

de 845 km2 con los mtodos propuestos.

Forma de la CP: irregular con tendencia semicircular, por las caractersticas delos bordes, las discontinuidades litolgicas y los patrones estructurales.

Clasificacin de la CP: Caldera de Colapso tipo pistn, formada entre elMioceno medio a Pleistoceno (entre 2 a 12 M.a.). Edad de colapso aproximada

en el Plioceno (hace 2 M.a.) por correlacin estratigrfica de las ignimbritas F.

Guacacallo y Popayn.

Discusin

Morfometra de los estratovolcanes: Circularidad define

estado de conservacin morfolgica de los estratovolcanes.

Estratovolcanes con la morfologa ms conservada: Pande Azcar (c = 0,597) Machngara (c = 0,564) y Purac

(c = 0,555) por importantes emplazamientos de lavas

durante el Holoceno y acumulacin de piroclastos.

Curiquinga (c = 0,482) es el estratovolcn menosconservado por evidencias de diseccin laminar e

influencia de lavas y piroclastos por otras estructuras

Se asume que los estratovolcanes ms activos yconservados de la CVLC se ubican en los extremos Norte

y Sur de acuerdo con su ubicacin geogrfica, hay una

tendencia de actividad volcnica intensa durante el

Holoceno dominante sobre estas dos estructuras, algo

que es importante para identificar la posible dinmica de

la cmara magmtica relacionada con la resurgencia de

la CP.

Volcanes Pan de Azcar y Pukara (SGC,

2011)

Morfometra de los conos: Hco/Wco indica valores de

estabilidad inherentes a los procesos

geomorfolgicos formadores de cada estructura.

Piki (Hco/Wco = 0,340) presenta un desarrolloimportante durante el Holoceno, aunque las

evidencias estn afectadas por productos

volcnicos de otras estructuras.

Los menos estables son los conos maar ElCanelo (Hco/Wco = 0,036) y Hacienda Paletar

(Hco/Wco = 0,017). Conos de base amplia y poco

desarrollo, afectados por diseccin concentrada y

erosin laminar superficial, por lo que su

conservacin no depende de la edad relativa.

Tendencia ascendente de Hco/Wco en los tresconos Shaka, confirmando un ciclo de actividad

para estas estructuras. Killa es el cono ms viejo

relativamente, ya que es un remanente de una

estructura anterior.

Discusin

Quebr

ada L

a Cale

ra

Quebra

daTa

mbo

r Chi

quito

Q. M

agua

sQ

uebr

ada

ElT

ne

l

Ro Negro

Qu

eb

rada

Yerb

abuen

a

Que

brad

aEl

Tamb

or

Quebra

daAg

uatib

ia

Q.

ElJig

u

al

Quebrada

ElCons

uelo

Q

uebr

ada

Ro

Bla

nco

Que

brad

a Yer

babu

ena

Hacienda Paletara

Imagen Spot 5 ao 2006, mostrando el cono

maar Hacienda Paletar

Conclusiones

La Caldera Paletar (CP) es una caldera de colapso tipo pistn, que tiene 32,827 km dedimetro promedio. Al parecer, la actividad ms importante de la caldera se desarroll durante

el Plioceno Pleistoceno, dando origen a emplazamientos de ignimbrita con volmenesestimados de 177 km3, localizados en cercanas a Popayn (Cauca) y en parte de la cuenca

alta del Ro Magdalena (Huila).

Las evidencias morfolgicas de la CP estn muy afectadas por la diseccin hdrica y latectnica reciente, conservando slo algunos tramos de los bordes intracaldricos ubicados

hacia el sur y noroeste de la estructura; adems, el Valle de Paletar es identificado como el

fondo de la estructura y la Cadena Volcnica de Los Coconucos (CVLC) es una clara

evidencia de la resurgencia de la caldera.

Posible alineamiento de los valores de ndices para los estratovolcanes y los conospiroclsticos, indicativos entre las estructuras ms conservadas con actividad reciente y las

afectadas por procesos erosivos

Procesos erosivos activos durante el Cuaternario: Actividad glaciar, Diseccin hdrica, erosinlaminar y erosin elica

Recomendaciones

Reforzar el conocimiento geolgico y geomorfolgico de la CP, sobre todo en elflanco suroriental, por deficiencias de la informacin cartogrfica y geolgica.

Se debe corroborar los datos extrados con los Modelos Digitales de Elevacin dealta resolucin espacial con muestreos en campo con GPS de alta precisin.

Se sugiere incluir la informacin morfomtrica de las estructuras en la zona deinfluencia de la CP en los mapas de amenaza por eventos volcnicos.

Se debe tener en cuenta la distribucin espacial y los posibles alineamientos de lasestructuras volcnicas en el anlisis morfomtrico, lo que permite identificar o inferir

tendencias en la evolucin morfolgica de las estructuras y afectacin de procesos

erosivos.

Se recomiendan estudios detallados para precisar el tamao y la dinmica asociadaa la cmara magmtica asociada tanto a la CP como a la actividad resurgente

presente durante el Cuaternario a lo largo de la CVLC.

Agradecimientos

Departamentos de Geociencias y Geografa, Universidad Nacional deColombia, Sede Bogot.

Subdireccin de Geografa y Cartografa, Instituto Geogrfico Agustn Codazzi,por las imgenes de satlite y radar necesarias para el proyecto de

investigacin.

Al PhD. Jhon Jairo Snchez Aguilar, Profesor Asociado del Departamento deGeociencias, por el empeo y la paciencia como director a lo largo del

desarrollo de este trabajo de investigacin.

A los compaeros y amigos cercanos.

Y A todos ustedes.

Referencias Bibliogrficas

Cole, J.W., Milner, D.M., Spinks, K.D. (2005). Calderas and caldera structures: a review. Earth Science

Reviews 69 (2005) pp. 1-26.

Flrez, A. (1983). Cadena Volcnica de los Coconucos, Cordillera Central, Colombia. Revista Colombia

Geogrfica X (2): pp. 33-53. Instituto Geogrfico Agustn Codazzi, Bogot.

Kartson, D., Favalli, M., Tarquini, S., Fornaciai, A., Wrner, G. (2010). The regular shape of stratovolcanoes: A

DEM-based morphometrical approach. Journal of Volcanology and Geothermal Research 193, pp. 171-181.

Porter, S. (1972). Distribution, morphology and size of cinder cones on Mauna Kea volcano, Hawaii. Geological

Society of America Bulletin 83, pp. 3607-3612.

Robertson, K., Flrez, A., Ceballos, J. (2002) Geomorfologa Volcnica, actividad reciente y clasificacin en

Colombia. Cuadernos de Geografa XI (1-2), pp. 37-76. Universidad Nacional de Colombia. Bogot.

Torres, M. P., Monsalve, M. L., Pulgarn B., & Cepeda, H. (1999). Caldera de Paletar: aproximacin a la fuente

de ignimbritas del Cauca y Huila (Colombia). Boletn Geolgico 37 (1-3): pp. 1-15. INGEOMINAS.