IGNIMBRITAS

AGENTE: Coladas piroclásticas Las coladas piroclásticas («pyroclastic flow», «ash flow», «pumice flow», ignimbrita, nube ardiente, etc.) son corrientes de piroclastos fluidizadas y de alta densidad que están controladas por la gravedad y se desplazan lateralmente a ras del suelo en un flujo esencialmente laminar en el que la fase continua entre las partículas es gas, siendo la relación partículas/gas elevada (alta concentración) (Sparks, 1976; Walker, 1981). SEDIMENTOLOGÍA Las coladas piroclásticas no suelen presentar ningún tipo de estratificación interna, aunque la superposición de diferentes unidades de flujo puede dar lugar a la aparición de una estratificación bien marcada. Están mal clasificados, pero a menudo pueden presentar una gradación normal de los fragmentos líticos hacia la base, e inversa de los fragmentos pumíticos hacia el techo. La mala clasificación de las coladas piroclásticas se atribuye a la elevada concentración de partículas que las caracteriza y no a la turbulencia, pues… TIPO DE FLUJO: el movimiento es considerado esencialmente laminar (Wright y Walker, 1981; C. J. N. Wilson, 1980). CONTROL TOPOGRÁFICO: En general, los depósitos de las coladas piroclásticas están controlados por la topografía y rellenan los valles y las depresiones. Las coladas piroclásticas forman parte de un continuo en el que otros miembros son los aludes, lahares, «debris flows» y las oleadas piroclásticas, existiendo una gradación entre los diferentes tipos de depósitos (Suthern, 1985). Las mismas coladas piroclásticas incluyen una amplia variedad de mecanismos que pueden dar lugar a diferentes depósitos. Sin embargo, es difícil establecer una clasificación de éstos, por lo que utilizamos el término de ignimbrita para los depósitos de coladas piroclásticas ricas en fragmentos pumíticos. El término de nube ardiente se conserva para aquellos depósitos de bloques y ceniza de poco volumen originados por el desmoronamiento de domos o coladas de lavas (Fig. 3).

PETROLOGÍA: DEPOSITOS IGNIMBRÍTICOS.Las ignimbritas (Marshall, 1935) son depósitos de «flujos piroclásticos» ricos en material magmático y juvenil vesiculado (pumitas y vitroclastos), emplazados en caliente y q´ pueden o no estar soldados (Walker, 1983). Ignimbritas extracaldera: como se forman por debajo de la T° de transición del vidrio se denominan ignimbritas de bajo grado. Como su relación de aspecto es baja (low aspect ratio) se denominan LARI por sus siglas en ingl. Componentes: vitroclastos, cristaloclastos, litoclastos y fragmentos pumíticos. Las pómez son fragmentos enfriados de magma vesiculado pero no fragmentado. Nota: a los fragmentos de pómez se les denomina también: vitroclastos pumíceos o vitroclastos vesiculares (porosos). Los vitroclastos de pomez deformados y compactados se denominan fiames. Los cristaloclastos son fragmentos de fenocristales formados en la cámara magmática con anterioridad a la erupción q´ los rompió y fracturó. La distribución de la pómez y los líticos y la densidad de las rocas es variable tanto en sentido lateral como vertical. Composición: variable andesítica a riolítica (intermedia a ácida). Ignimbritas basálticas de las Islas Canarias (Freundt y Schmincke, 1995). Serie: calco-alcalina. Geomorfología: con frecuencia rellenan valles y sortean pequeñas elevaciones. Las erupciones de ignimbritas de gran volumen sobre superficies suaves producen el anegamiento del paisaje, formando los plateau. El techo de las ignimbritas general// es plano, propiedad típica de un fluido. Los diferentes depósitos piroclásticos se apilan nivelando el terreno y formando depósitos tabulares con diversos espesores. La coalescencia de unidades similares provenientes de otros centros volcánicos constituye un plateau ignimbrítico. Espesor: es variable en concordancia con la topografía subyacente. ESTRATIGRAFÍA: NOTA: Smith (1960) distingue unidades de flujo de unidades de enfriamiento. La ignimbrita es una unidad piroclástica (extrusiva) de enfriamiento. Una sola unidad mapeable puede incluir diferentes flujos piroclásticos, o depósitos de oleadas (surge) y de caída (ash). p.ej.: Ign. Vilama (Coira et al., 1996). C/ignimbrita está forma un banco llamado “unidad de flujo”, q´ representa un flujo piroclástico individual. Este banco se enfria como una unidad simple. La rápida acumulación de unidades de flujo forma un conjunto q´ no permiten el enfriamiento individual de c/unidad. El apilamiento q´ se enfría al mismo t se llama “unidad de enfriamiento compuesta”. Las ignimbritas son unidades volcánicas complejas, porque en su formación intervienen numerosas variables y también porque se depositan caótica// debido a la violencia y rapidez del proceso eruptivo. Es frecuente la estrecha relación de las ignimbritas con los depósitos de oleadas piroclásticas, los de caida de tetras y los flujos piroclásticos secundarios provenientes del colapso de las coignimbritas. NOTA: C/cuerpo de ignimbrita tiene un perfil masivo, q´ se erosiona como una única unidad. No obstante, en numerosos casos se observan estructuras internas laminadas q´ constituyen subunidades dentro de la ignimbrita. C/una de estas subunidades se describe como una unidad de flujo individual y al conjunto de todas ellas como una unidad de enfriamiento, debido a q´ resulta de un único evento. Esto es, un cuerpo de ignimbritas está formado por diversas unidades de flujo y por una sola unidad de enfriamiento. MECANISMOS: las unidades de flujo se deben haber formado durante la depositación/compactación o en el transporte o ambos. Es posible q´ se formen por el paso de sucesivos tornados de distinta magnitud, con diferencias de tiempo de fracciones de segundo, q´ depositan su carga al perder intensidad (Burgisser y Bergantz, 2002).

NOTA: La superposición de bancos es difícil de observar debido a su monotonía litológica y a la ausencia de planos contrastantes q´ los separan (Llambías, Pág. 543) NOTA2: En volcanología se describe al conjunto de bancos q´ se enfrían al mismo tiempo como una unidad de enfriamiento y c/uno de los bancos q´ la integran como unidad de flujo. Las ignimbritas común// están acompañadas por otros productos volcánicos que se originan durante el episodio eruptivo. Es frecuente q´ la erupción de una ignimbrita sea precedida por depósitos de caída originados en una fase pliniana precursora, y/o por depósitos formados por oleadas piroclásticas sobre los cuales puede fluir la ignimbrita. Asimismo, la porción menos densa del flujo de densidad y la convectividad ascendente de esta parte, dan lugar a la formación de columnas eruptivas secundarias o coignimbritas, de pequeño volumen, que pueden originar flujos piroclásticos secundarios y depósitos por caída de tefras. Con frecuencia estos depósitos se interdigitancon la ignimbrita principal, formando complicadas secuencias que resultan difíciles de interpretar. Los depósitos dejados por los flujos piroclásticos son unidades volcánicas complejas porque durante su formación interactuan numerosas variables q´ intervinieron en forma caótica debido a la violencia y rapidez del proceso eruptivo. Esta complejidad se traduce en una gran variedad de facies en c/uno de los depósitos.

SECUENCIA VERTICAL IDEAL DE UNA UNIDAD SIMPLE DE COLADA PIROCLÁSTICA Sparks et al. (1973): Sparks et al. (1973) sugieren una secuencia vertical ideal de una unidad simple de colada piroclástica, la cual se encuentra perfectamente desarrollada en muchos casos. Debajo de algunas ignimbritas formadas por colapso de la columna eruptiva se encuentra un depósito pliniano de caída, el cual demuestra la existencia de una columna eruptiva vertical bien desarrollada. Por encima de este depósito puede aparecer un nivel con estratificación plana o cruzada que representa una diluida oleada piroclástica («ground surge») que precede a la erupción (Sparks y Walker, 1973) y que se origina por el colapso parcial de la parte externa de la columna (Fisher, 1979). En este nivel también puede aparecer, en las zonas proximales, una brecha rica en líticos debida a la deposición de los piroclastos groseros fuera del flujo (Druitt y Sparks, 1982), la cual puede pasar lateralmente a la «ground layer» (Walker et al., 1980) producida por la sedimentación de los piroclastos pesados desde el frente de la colada piroclástica que está fuertemente fluidizado por la entrada de aire externo. La unidad principal de flujo presenta un tramo inferior de grano fino (capa basal o «basal layer») que es muy uniforme a lo largo de todo el depósito. Esta capa basal presenta una base plana y se forma por la fricción en los márgenes del flujo; a menudo presenta gradación inversa. El tramo siguiente representa el cuerpo principal de la unidad de flujo transportado por un flujo laminar concentrado por encima de la capa basal. Se caracteriza por estar mal clasificada y ser enriquecida en líticos, los cuales se hunden dentro del flujo durante el transporte. Este nivel rico en líticos muestra una disminución del tamaño de grano y de abundancia hacia arriba y hacia zonas distales. Por contra, los fragmentos de pumita pueden presentar una gradación inversa y acumularse hacia el techo del tramo principal. Si la nube acompañante se ha separado del flujo piroclástico, entonces puede formar una capa fina de «ash cloud surge», la cual, generalmente, no se encuentra cerca del origen (Fisher, 1979). A techo de esta secuencia puede aparecer un nivel de piroclastos de caída de grano muy fino (coignimbrita de grano fino), nivel que puede ser en las zonas más distales el único vestigio de una importante erupción ignimbrítica.

PROCESOS, MECANISMOS DE FORMACION, ETC. Flujos de piroclastos: Los flujos piroclásticos son corrientes densas q´ están parcial// fluidizadas. Composición: vitroclastos, cristaloclastos, litoclastos, pómez y gas. Proceso: los flujos de piroclastos se forman a partir de dos tipos de procesos: 1) por el colapso de la parte inferior, más densa, de la columna eruptiva, desplazándose a altas velocidades por las pendientes del volcán, y 2) por el colapso o la desintegración de un domo en crecimiento (¿?). MECANISMO DE LOS FLUJOS PIROCLÁSTICOS: Actual// se está de acuerdo en q´ el mecanismo general de formación de los flujos piroclásticos es el colapso de la columna eruptiva. El colapso de la columna se produce cuando ésta se vuelve más densa q´ la atmósfera y no puede seguir levantándose, lo cual puede ser debido a una disminución brusca de la velocidad de emisión o bien a un aumento de las dimensiones de la boca de salida (Sparks et al., 1978). TRANSPORTE Y DEPOSITACIÓN: el transporte de material es de muy corta duración, del orden de horas a días; por el contrario, los procesos q´ acompañan la depositación, tales como compactación, enfriamiento y cristalización durante la fase de desgasificación, durante algunos años. Durante este periodo de enfriamiento, los procesos deutéricos y diagenéticos cambian las texturas de las rocas. Sruoga y Rubinstein (2002) reconocieron procesos de desvitrificación y alteración de los Kfs, cristalización de la fase vapor y formación de conductos de liberación de gas, q´ aumentan la porosidad de estas rocas. Es frecuente la relación temporal entre el cuerpo principal de ignimbrita con depósitos de oleadas piroclásticas, caída de tetras y flujos piroclásticos secundarios, provenientes del colapso de las columnas eruptivas coignimbríticas. En el cuerpo de ignimbrita principal, la distribución de cristaloclastos, pómez, líticos y la densidad de las rocas es variable tanto en sentido vertical como lateral y, a pesar de la masiva depositación, son frecuentes las estructuras laminares internas. Estas estructuras sugieren q´ el flujo piroclástico consiste en una sucesión de flujos menores, probable// representados por pequeños tornados o torbellinos. Velocidad: puede llegar a más de 400 km/h. La velocidad del flujo depende de: 1) la altura del colapso de la columna eruptiva, transformado la energía potencial en cinética, 2) la velocidad de extrusión; 3) la proporción sólido/gas y 4) la pendiente topográfica en la pendiente del conducto. Volumen: decenas a centenares de kilómetros cúbicos. Características: debida a la elevada velocidad y masa, poseen un gran momento. Debido a esto, pueden vencer obstáculos topográficos de varias decenas de metros de altura.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Otra de las características más importantes de las ignimbritas es que pueden estar soldadas, es decir, que al estar emplazadas a elevadas temperaturas, puede producirse la sinterización de los fragmentos vítreos (pumitas y vitroclastos) entre sí. Por debajo de los 550º no se produce ya la deformación plástica de los fragmentos de vidrio, aunque el límite de temperatura depende del contenido de volátiles y de la composición química del vidrio. Un soldaje completo puede causar la homogeneización de la ignimbrita y transformarla en una roca vítrea negra similar a la obsidiana, produciendo el colapso de las pumitas porosas para formar flamas vitreas densas. El grado de soldaje depende de la presión de carga, aunque esto tiene menor importancia que la temperatura, contenido en gases y viscosidad. GEOMORFOLOGÍA: RELACION DE ASPECTO.Walker (1983) clasifica las ignimbritas en función de una relación entre una dimensión vertical; por ejemplo, la potencia media y una dimensión horizontal, como puede ser el diámetro del área ocupada por la ignimbrita. Esta relación, llamada «aspect ratio», define dos tipos principales de ignimbritas: las «high aspect ratio» (HARI) y las «low aspect ratio» (LARI). Las variaciones en «aspect ratio» de las ignimbritas se pueden correlacionar con otras diferencias significativas como, por ejemplo, su respuesta respecto a la topografía que atraviesan. Las HARI son ignimbritas muy potentes y relativamente poco extensas que responden pasivamente a la topografía, emplazándose preferentemente en los valles y zonas deprimidas. Las ignimbritas del tipo LARI son muy extensas y se emplazan prescindiendo de la topografía, atravesando valles y zonas altas, incluso zonas con agua. Se distribuyen más o menos radialmente desde el centro emisor y cubren un área mucho más amplia que las HARI. NUBES ARDIENTES???? La mayoría de coladas piroclásticas que han podido ser observadas directamente corresponden a «nubes ardientes» de poco volumen, las cuales presentan ciertas analogías con las grandes coladas piroclásticas que hemos descrito anteriormente. La mayoría de las nubes ardientes se forman por hundimiento gravitacional de domos o coladas de lava, de viscosidad elevada, lo cual provoca la creación de aludes de bloques y ceniza incandescentes que se desplazan siguiendo la pendiente topográfica y se emplazan preferentemente en las zonas más deprimidas. Son depósitos mal clasificados, ricos en bloques de material juvenil denso, con una matriz fina (pumitas y vitroclastos), en general, mucho más escasa que en las ignimbritas. XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Los depósitos coignimbríticos están íntimamente ligados a la formación de coladas piroclásticas (Fig. 5). En función de su origen se pueden distinguir dos tipos: brechas coignimbriticas («co-ignimbrite lag fall») y coignimbritas cineríticas («co-ignimbrite ash fall»).

Las brechas coignimbríticas (Wright y Walker, 1977) se forman durante el colapso de una columna eruptiva por acumulación de los fragmentos demasiado grandes y pesados para ser transportados por la colada piroclástica. Se reconocen por ser depósitos de grano grueso, ricos en fragmentos líticos o juveniles densos, por estar mal clasificados, por presentar una estratificación más o menos marcada y por su correlación lateral con ignimbritas. La presencia de estos depósitos indica que las ignimbritas a las que están asociados se han formado por el colapso de la columna eruptiva y sirven, asimismo, para localizar el punto de origen de las coladas piroclásticas. En el conducto, dentro de la columna eruptiva y durante el flujo, tiene lugar la segregación y elutriación de partículas finas, lo que provoca un enriquecimiento en cristales y líticos y un empobrecimiento en partículas vítreas finas en la colada piroclástica. Las partículas con una velocidad de caída baja pueden ser transportadas dentro de la columna eruptiva hasta las zonas altas de la atmósfera y dar lugar posteriormente a depósitos de caída. De esta forma estas partículas no entran a formar parte de los flujos piroclásticos. Asimismo, un volumen importante de fragmentos cineríticos también pueden escapar desde el techo del flujo mientras se está emplazando. En este caso, la elutriación del material fino desde el cuerpo del flujo piroclástico produce la formación de una nube turbulenta poco densa que acompaña a aquél y que puede alcanzar grandes alturas como si se tratara de una columna eruptiva vertical, formando al depositarse un depósito de caída de grano muy fino denominado coignimbrita cinerítica (Sparks y Walker, 1977). Finalmente, hay que señalar la relación de las ignimbritas de gran volumen con la génesis de las grandes calderas de colapso. Estas ignimbritas están asociadas a grandes cámaras magmáticas, cuyo vaciado afecta solamente a una pequeña parte de las mismas. El mecanismo de formación de estas calderas volcánicas se puede dividir en varias fases (Druitt y Sparks, 1982). En general, se producen unas primeras erupciones de relativa poca importancia que son las responsables de una considerable desgasificación de la cámara magmática, lo que origina una consiguiente pérdida de presión en el interior de la misma. Cuando la presión en el interior de la cámara magmática es inferior a la presión litostática, se inicia el colapso de la bóveda de la cámara y la extrusión de grandes volúmenes de material magmático en forma de coladas piroclásticas, acelerándose de forma notable el proceso de colapso. Ya en una fase posterior puede producirse una nueva fase de actividad volcánica en el centro de la caldera, lo que genera la aparición de centros resurgentes o una resurgencia generalizada del bloque hundido (ver Smith y Bailey, 1968). Las calderas volcánicas asociadas a la formación de mantos ignimbriticos presentan una correlación positiva entre la superficie de la caldera y el volumen del material magmático extruido. Asimismo, esta relación implica una correspondencia sistemática entre estos parámetros y el volumen de la cámara magmática. El área de las calderas varia entre 1 y 10 4 km2 el volumen de material extruido a partir de calderas volcánicas varia de 1 a 10 4 km3 y el volumen de las cámaras magmáticas relacionadas se considera que presenta un rango de variación entre 10 y 105 km3 (Smith, 1979).