piroclasticas

ROCAS PIROCLÁSTICAS
Y SEDIMENTACIÓN
EN AMBIENTES VOLCÁNICOS
Luis us
A. Spalletti y Leandro D´Elia

Ambientes volcánicos y sedimentación
• Cuando los sistemas magmáticos alcanzan la superficie se manifiestan como
volcanismo. Los fenómenos volcánicos producen un fuerte impacto en la
sedimentación de las cuencas.
•El tipo decuenca(ej. rift, antepaís, pull apart, etc.), las características del
volcanismo (ej. estilo eruptivo, composición y volumen) y la proximidad al área
fuente, van a determinar el impacto del volcanismo sobre el relleno En este
sentido, se encuentra una gama de posibilidades, desde sucesiones volcano-
dominadas (ej. relleno de calderas) hasta sucesiones sedimento-dominadas,
dominadas
con influencia menor del volcanismo (ej. ambiente fluvial sujeto a eventuales
caídas de cenizas).
•Las erupciones volcánicas pueden producir grandes cantidades de rocas
coherentes (lavas) y clásticas - “volcaniclásticas” - que pueden ser
fragmentadas, transportadas y depositadas por una amplia variedad de
procesos.

Productos de la actividad volcánica
CONCEPTO DE
Rocas rocas volcánicas, volcaniclásticas y piroclásticas
Los productos de la explosividad. Rocas piroclásticas primarias.
Las rocas piroclásticas secundarias o reelaboradas.

Roca Volcaniclástica
“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
Material formado explosivamente por fragmentación y trituración
volcánica (Teruggi, 1982).

Tipos de rocas formadas ambientes
volcánicos

Mecanismos
explosivos
Erupciones magmáticas
Erupciones hidromagmáticas

Erupciones magmáticas
En estas erupciones puede haber generación de rocas piroclásticas y de
rocas volcánicas.
Durante las explosiones de las erupciones magmáticas suelen ser expelidos
materiales procedentes de las cámaras magmáticas (vidrio volcánico y
cristales) )y de los conductos volcánicos (generalmente litoclastos
volcánicos).

Tipos de erupciones magmáticas
HAWAIANAS (lávicas básicas, bajo nivel de explosividad)
STROMBOLIANAS (lavas escasas, explosividad intermedia)
VULCANIANAS (volcane
s mixtos, se caracterizan por la formación de grandes
aparatos volcánicos en los que alternan mantos lávicos y
diversos depósitos piroclásticos)
PLINIANAS

• Efusivas:
Hawaiana
Tipos de erupciones
magmáticas
• Explosivas:
Stromboliana
Vulcaniana
Pliniana

Erupciones
explosivas

Erupción pliniana del
Vesubio en el 79 AC.

Caracteres de
una explosión
magmática

Monte Santa Elena (1980)

Monte Santa
Elena (después
de la erupción
de 1980)

Erupción del Monte Santa Elena 1980
… un antes y
un después !

Erupción del Monte Santa Elena 1980

Secuencia de Gary Rosenquist
08:27 Vista antes
del sismo de
magnitud 5,1
ocurrido a las
08:32.
08:32:53.3 El bloque deslizado ha
descendido lo suficiente para
exponer el criptodomo magmático.
Se acelera la expansión de gases
en el magma y se produce la
eyección de los primeros
materiales.
08:32:47.0 Primero
y segundo
deslizamientos en
bloque. Comienzo
del colapso del
flanco norte e inicio
de las avalanchas
de detritos.
08:33:03.7 Se expande e intensifica
la explosividad. Material cognado y
juvenil es expuylsado. La nube de
explosión lateral (flujo piroclástico)
adquiere elevada velocidad y por
tanto se desplaza por encima de la
avalancha.
08:32:49.2 Dos
segundos
después continúa
el deslizamiento y
se inician las
explosiones
(vertical y lateral).
08:33:18.8 Menos de un minuto
después del inicio de la avalancha
de detritos, la explosión alcanza su
clímax. Se ensancha el cráter por
deslizamientos de bloques en el
conducto y los materiales son
expelidos verticalmente. El frente
del flujo piroclástico supera
completamente la superficie de la
avalancha a 540 Km/h.

Erupción del Monte Santa Elena 1980

Índices de
explosividad y
magnitudes de
las erupciones.
Su relación con
el volumen de
tefra expelida

Indice de Explosividad Volcánica (VEI)
VEI 0 1 2 3 4 5 6 7 9
Descripción
Poco
Moderadamente
No explosiva
general
explosiva explosiva
Explosiva Explosiva Muy explosiva Muy explosiva Muy explosiva Muy explosiva
Volumen de
tefra (Km 3 )
< 0,00001 > 0,00001 > 0,001 > 0,01 > 0,1 > 1 > 10 > 100 >1000
Alto de la menos a 100
pluma m
100-1000 m 1-5 km 3-15 km 10 - 25 km > 25 km > 25 km > 25 km > 25 km
Etil Estilo
Hawaiana/
Vulcaniana/
Pliniana/ i Hawaiana
Vulcaniana
Pliniana
eruptivo
Estroboliana
Pliniana
Ultrapliniana
Ultraliniana Ultraliniana
Frecuencia Diaria Diaria Semanal Anual Cada 10 años cada 100 años cada 100 años
cada 1000
años
> 10000
Número de
erupciones 487 623 3176 733 119 19 5 2 0
históricas
Ejemplos Kilauea Estromboli Galeras 1992 Ruiz 1985 Galung 1982
Santa Elena
Toba 75000
Krakatoa 1883 Tambora 1815
1981
años atrás

Erupciones hidromagmáticas o
surtseyanas
Efusiones en las que intervienen importantes volúmenes de agua.
Las más típicas son las freáticas en las que en la explosión no se
incorpora material magmático activo. Los materiales expelidos son
típicamente líticos.

Vista del resultado de una erupción
Vista del resultado de una erupción
hidromagmática

Componentes de las rocas
piroclásticas
Los componentes de estas rocas son: vitroclastos, cristaloclastos y
litoclastos.
Tipos genéticos de componentes:
a) juveniles: son los procedentes de la cámara magmática (vidrio
volcánico, cristales), b) ancestrales o cognados (comúnmente
denominados accesorios): genéticamente relacionados con los procesos
volcánicos, proceden de los conductos volcánicos (por lo general,
litoclastos); c) accidentales: procedentes del sustrato, pero que no
tienen relación con los procesos volcánicos.
Variabilidad granulométrica de los componentes. Los litoclastos son
predominantes en las fracciones más gruesas, mientras que los
cristaloclastos y vitroclastos se concentran en las más finas.

El nuevo componente: vidrio volcánico
Material de la cámara magmática enfriado súbitamente y que por tanto no
tiene estado cristalino (microscópicamente es una sustancia isótropa).
Muchos lo consideran un líquido sobre-enfriado.
enfriado.
El vidrio más común es el de composición ácida. Las trizas vítreas (shards)
y las pumitas. Caracteres (índice de refracción, morfologías) y origen.
El vidrio básico. Se lo conoce como sideromelano y tiene una composición
basáltica (oscuro, de alto índice de refracción). Constituye las escorias
(grandes fragmentos vesiculares, bombas). El vidrio básico de efusiones
basálticas es transportado como delicadas fibras denominadas lágrimas y
cabellos de Pele.

Vitroclastos: pómez o pumita

Vitroclastos:
trizas vítreas
Trizas cuspadas
Trizas en plato
Trizas pumíceas

El vidrio volcánico. Material muy
alterable
La alterabilidad d del vidrio i se debe a su carácter amorfo. Es un material con
una elevada entropía a causa de la carencia de estructura cristalina y la
distribución desordenada de sus elementos constitutivos.
Su alteración puede producirse a altas y bajas temperaturas.
La alteración a altas temperaturas es muy rápida, se conoce como proceso de
devitrificación y como resultado se genera un agregado microcristalino,
normalmente de composición cuarzo-feldespática.
La más común alteración del vidrio a bajas temperaturas conduce a la
formación de argilominerales y/o ceolitas. El producto más característico de
este fenómeno de alteración del vidrio es la esmectita.

Clasificación de las rocas
volcaniclásticas
… todas las clasificaciones son fruto de la mente
humana, levantando límites donde no existen en la
naturaleza, interrumpiendo el continuo de las
propiedades de las rocas, siendo imperfectas y
arbitrarias.
Procesos
volcánicos
primarios
Procesos
piroclásticos
Procesos
autoclásticos
Rocas piroclásticas
Hialoclastitas
Autobrechas (en lavas AA y
en bloque)
Procesos
superficiales
Procesos de
resedimentación y
retrabajo
Rocas epiclásticas
volcanigénicas

Clasificación granulométrica
< 0,62 mm
< 2 mm
2-32 mm > 64 mm
Polvo
Ceniza gruesa
Lapilli
(=limo) (=arena)
(=grava fina)
Bloques y bombas
formadores de
aglomerados y cascajos
piroclásticos
(=grava gruesa)

Clasificaciones de las piropsamitas
IUGS Subcomisión (1980) Teruggi et al. (1978)

Los depósitos piroclásticos
LLUVIAS O CAÍDAS DE TEFRA
FLUJOS PIROCLÁSTICOS

Procesos de acumulación de las rocas
piroclásticas
• Depositación de materiales originados por una erupción volcánica con un tipo de
fragmentación explosiva.
• Clasificación genética en función del mecanismo de transporte:
Depósitos de caída piroclástica
Depósitos producidos por agentes superficiales:
Depósitos de flujos piroclásticos (ignimbritas)
Depósitos de corrientes piroclásticas (surges, oleadas)

Depósitos piroclásticos de caída o lluvias
de tefra (Cas y Wright, 1987)
• Depósitos formados por decantación suspensiva luego de que el material ha sido
eyectado explosivamente desde una boca eruptiva en una columna eruptiva
ascendente.

Características de un depósito de
caída o de lluvia de tefra
• Los fragmentos mayores son eyectados balísticamente, se depositan en zonas
proximales y se denominan clastos balísticos o eyectos y comprenden a bloques,
bombas y lapillos.
• La mayor parte del material es transportado por la pluma eruptiva. La
movilización es altamente selectiva, especialmente por granulometría. Los polvos
volcánicos pueden desplazarse en suspensión por miles de kilómetros.
• Diseño en planta de los depósitos, desde circular a elíptico, según la influencia
de los vientos.
• Se muestran con disposición mantiforme.
• Presentan cambios de composición en sentido areal y en sentido vertical. Ello es
debido a la estrecha relación entre la granulometría y la composición, y entre el
proceso de vaciamiento de las cámaras magmáticas y la composición,
respectivamente.

Características de un depósito de
caída o de lluvia de tefra
• Los depósitos pueden ser subaéreos o subácueos.
• Controlados por la gravedad y su depositación es partícula a partícula.
• Generalmente inconsolidados y presentan gradación normal de componentes.
• Son generalmente clasto-soportados.
soportados
• Las facies están definidas por cambios en la granulometría y tipo de
componentes.

Características de un depósito de p
caída o de lluvia de tefra

Depósitos primarios producidos por la
acción de agentes superficiales
generados durante explosiones
volcánicas
(tradicionalmente depósitos de flujo)
FLUJOS DENSOS O FLUJOS PIROCLÁSTICOS
FLUJOS INFLADOS, SURGES U OLEADAS PIROCLÁSTICAS

Flujos piroclásticos
(Cas y Wright, 1987)
• Es un mecanismo caracterizado por alta concentración de materiales
piroclásticos dispersados en gas (relación partículas/gas > 1).
• Posee alta fluidez (exsolución) por la actividad de fluidos.
• Está controlado por la gravedad.
• El flujo es una corriente de densidad caliente, muchas veces incandescente.
• El mecanismo principal para la generación de un flujo piroclástico es el
colapso de la columna eruptiva. También se pueden producir por derrames o
nubes ardientes o de cenizas, previas o sincrónicas a la generación de la
columna eruptiva.
• Su desplazamiento es rápido (más de 200 km/h) y pueden recorrer distancias
de más de 100 km. Ello depende del factor inercial y de la topografía.

Características generales de los depósitos
de flujos piroclásticos
• Se conocen como depósitos ignimbríticos. Presentan una composición
preferentemente silícea.
• Los depósitos resultantes son generalmente masivos o pobremente
estratificados.
• La granulometría va desde piropsefítica a piropsamítica. Poseen esqueleto
quebrantado, selección pobre (desviación standard superior a 2) y no
experimentan mayores cambios de textura con la distancia.
• La elevada temperatura (supera los 550º C) hace que con frecuencia se
presenten soldados, aunque también hay depósitos no soldados. Los depósitos
con soldamiento poseen textura eutaxítica, fiammes y concentrados de
obsidiana, así como disyunción columnar hasta estructura en rampa.
• La superposición de depósitos de flujos incandescentes puede generar el
desarrollo de unidades de enfriamiento más potentes.

Ignimbritas soldadas y no soldadas
Ignimbrita it no soldada
d

Ignimbrita lapillítica no soldadas

Flujos inflados (surges) u oleadas
piroclásticas
Pueden estar relacionados con los flujos densos. En general estos surges
preceden o son ulteriores al clímax de actividad de los flujos densos.
Por otra parte, son los típicos depósitos de las explosiones hidromagmáticas.
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 depósitos de surge (también denominados hialoclásticos) son
característicamente ti t no soldados d y con buen grado de selección. La
granulometría va desde piropsefítica a piropsamítica (ésta última es más
frecuente). Las estructuras sedimentarias primarias reflejan el muy alto
régimen de los flujos (estructuras monticulares y capas planas), así como la
depositación súbita de los materiales (estructuras de escape de fluidos en
platos).

Características de depósitos de surges
piroclásticos o flujos piroclásticos diluidos
• Cubren la topografía con forma de manto, pero tienden a acumularse en
depresiones con mayor espesor.
•Formas de capa unidireccionales:
1. Estratificación entrecruzada de bajo ángulo
2. Dunas
3. Dunas escalantes
4. Chute and pool
•Presencia de conductos de desgasificación
•Enriquecidos en cristales y líticos
•Las láminas se encuentran bien ordenadas

Depósitos de oleada piroclástica o surge

Depósitos de oleada piroclástica o surge

Diferencias
entre flujos
piroclásticos y
surges

Rocas volcaniclásticas secundarias -
epiclásticas volcanigénicas i -
retrabajadas y resedimentadas
• Son el producto de la depositación de materiales originados por la resedimentación
o el retrabajo (fragmentación por meteorización) ió de depósitos y/o materiales
piroclásticos primarios.
•Al igual que los depósitos epiclásticos relacionados a cuencas sin o con poca
actividad volcánica, los depósitos volcaniclásticos secundarios (epiclásticos
volcanigénicos) son generalmente transportados por flujos gravitacionales de
sedimentos (ej. depósito de flujo de detritos), corrientes ácueas (ej. depósito de flujo
diluido en condiciones de bajo régimen de flujo por migración de duna 2D) o por el
viento (depósitos de eolianitas).

Concepto de tufolita y tufita.
• Tufolita: roca volcaniclástica secundaria producto del retrabajo o
reelaboración de tefras y piroclastitas sin mezclas con otro tipo de detritos.
Está enteramente constituida por material piroclástico primario que fue
removilizado. Granulométricamente se reconocen tufopsefitas, tufopsamitas
y tufopelitas.
• Tufita: roca volcaniclástica secundaria en la que además de materiales
piroclásticos retrabajados o reelaborados participan otros detritos
sedimentarios epiclásticos. Estas rocas de mezcla pueden subdividirse en
ortotufitas (menos del 50% de material epiclástico no volcánico) y paratufitas
(más del 50% de dicho material).

Vinculación entre rocas piroclásticas
secundarias y primarias
Existe una estrecha vinculación entre las rocas piroclásticas primarias,
tanto formadas por procesos de caída como de flujo piroclástico, con las rocas
piroclásticas secundarias.
En los ambientes volcánicos es muy característica la asociación entre
depósitos secundarios y depósitos de flujos piroclásticos.
El retrabajamiento en las áreas volcánicas 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).

Mecanismos de transporte típicos de
depósitos volcaniclásticos secundarios

Definición práctica de Lahar
Actualmente se acepta el uso del vocablo lahar en referencia al proceso y no al
depósito.
Se lo define como: “UN FLUJO ESCENCIALMENTE CONTEMPORÁNEO A LA
ERUPCIÓN PRODUCTO DE ALGUN TIPO DE DESESTABILIZACIÓN DE
MATERIAL PIROCLÁSTICO PREVIAMENTE DEPOSITADO”
Nótese que un lahar posee un
rango de concentración de
materiales que lo lleva a
comportarse variablemente
como un flujo de detritos hasta
un flujo hiperconcentrado.

Depósitos
laháricos

Principales causas que generan
lahares
• Fusión 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 erupción.

Flujo de detritos en Armero (Colombia)

Flujo de detritos en Armero (Colombia)

Flujo de detritos en el Volcán Casita,
Nicaragua

Depósitos de avalancha de detritos
del volcán Santa Elena 1982

Estructuras monticulares (hummocky)
en depósitos de avalanchas de detritos

Depósitos avalanchas de detritos

Diferencias entre depósitos de avalanchas
y lahares
Avalanchas
Lahares
• Presencia de hummocks
• Clastos con estructura en
rompecabezas
• Homogeneidad textural de los
clastos volcánicos
• Espesores de decenas de metros
• Clastos de decenas de metros de
diámetro
• Depositación por flujos granulares
dilatantes
• Rara vez muestran hummocks
• Depósitos masivos, gradados o con
estratificación interna
• Polimícticos o monomícticos con
heterogeneidad textural de los clastos.
• Generalmente poco espesor (del
orden de metros)
• Depositados por flujos de detritos o
flujos hiperconcentrados

Ambientes volcánicos y sedimentación
La sedimentación dentro de una cuenca resulta de la relación entre la
acomodación, el aporte, el retrabajo yla tasa de producción de organismos.
• Tasa de acomodación (espacio disponible) = tectónica
• Tasa de aporte =tectónica tó + naturaleza del basamento (bedrock) d +clima +
quimismo de las aguas

Ambientes volcánicos y sedimentación
La generación de aparatos volcánicos influye sobre el relieve y el gradiente de
los ambientes sedimentarios.
El aporte deja de ser parte del ciclo levantamiento-erosión-transporte.
erosión transporte
Se generan grandes volúmenes de materiales volcaniclásticos en cortos
períodos de tiempo.
El volcanismo produce disminución de la cobertura vegetal.
El volcanismo genera movimientos sísmicos y alteración hidrotermal.

Modelos de Facies en ambientes
volcánicos
Los modelos de facies están relacionados con el tipo de ambiente volcánico y
la proximidad o lejanía del centro efusivo.
En zonas proximales las facies volcaniclásticas están vinculadas directamente
a los aparatos volcánicos (ej. calderas o estratovolcanes). Aparecen
asociaciones constituidas por depósitos de flujo piroclástico, de caídas
proximales (depósitos de eyectos), y de lahares y avalanchas.
En zonas distales los modelos de facies pueden ser de ambientes
sedimentarios clásicos (fluviales, lacustres, etc.) pero con particularidades
debidas a la influencia del volcanismo. Por ejemplo, en un ambiente fluvial el
volcanismo puede modificar el patrón de canales o la tasa de agradación en la
planicie de inundación).

Ejemplo de modelos de facies en
condiciones sineruptivas e intereruptivas

Metodología de trabajo
1. Datos relevantes sobre los procesos eruptivos
2. Descripción del depósito
3. Caracterización de las facies y de las asociaciones de facies

Datos relevantes sobre los procesos
eruptivos
Observaciones de campo:
1. Componentes del depósito
2. Estructura volcánica
Observaciones posteriores:
1. Tipo de fragmentación
2. Propiedades físicas y químicas del magma

Descripción del depósito
(a)
(b)
(c)
(d)
Identificación de los componentes
Tamaño y forma de los componentes
Disposición de los componentes
Alteración

Análisis de facies
1. Litología
2. Et Estructura t externa: tipo, escala y relaciones geométricas éti de base y techo
3. Ordenamiento vertical y fábrica de los distintos componentes
4. Estructuras sin-deposicionales y pos-deposicionales
5. Geometría general del depósito, relación con la topografía
6. Desarrollo areal y volumen
7. Definición de facies
8. Definición de asociaciones de facies y de unidades de acumulación
y
(D´Elia, 2010)