Cerro Galán es una caldera en la Provincia de Catamarca de Argentina . Es una de las calderas expuestas más grandes del mundo y forma parte de la Zona Volcánica Central de los Andes , uno de los tres cinturones volcánicos que se encuentran en América del Sur. La montaña, uno de los principales sistemas de calderas de la Zona Volcánica Central, está agrupada en el complejo volcánico Altiplano-Puna .
La actividad volcánica en Galán es la consecuencia indirecta de la subducción de la Placa de Nazca debajo de la Placa de América del Sur , e implica la infiltración de derretimientos en la corteza y la formación de magmas secundarios que después del almacenamiento en la corteza dan origen a las rocas dacíticas a riodacíticas. estallado por el volcán.
Galán estuvo activo hace entre 5,6 y 4,51 millones de años, cuando generó una serie de ignimbritas conocidas como grupo Toconquis que afloran principalmente al oeste de la caldera. La mayor erupción de Galán fue hace 2,08 ± 0,02 millones de años y fue el origen de la ignimbrita de Galán, que cubrió los alrededores de la caldera con material volcánico. Se ha estimado que el volumen de esta ignimbrita es de unos 650 kilómetros cúbicos (160 millas cúbicas); Después de esta erupción, se produjeron erupciones de ignimbrita mucho más pequeñas y actualmente hay dos fuentes termales activas en la caldera.
La caldera Galán se encuentra en la provincia de Catamarca, al noroeste de Argentina, y fue descubierta en 1975 en una región remota de los Andes, [2] utilizando imágenes de satélite. [3] La ciudad de Antofagasta de la Sierra se encuentra al oeste-suroeste de la caldera Galán, [4] Tacuil está casi al noreste de la caldera y El Peñón al suroeste del volcán. [5] La caldera es de difícil acceso. [6] Un tambo Inka estaba situado en la Laguna Diamante, [7] [8] y una importante ruta de viaje prehistórica pasaba por la caldera. [9] Se hicieron ofertas de sacrificio en la cumbre de Galán. [10]
Galán es parte de la Zona Volcánica Central de los Andes, [11] [12] que se encuentra en el margen occidental de América del Sur, [13] donde la Placa de Nazca se subduce debajo de la Placa de América del Sur . Hay alrededor de 50 volcanes con actividad reciente en la Zona Volcánica Central, y existen volcanes adicionales en la Zona Volcánica Norte y la Zona Volcánica Sur , otros dos cinturones volcánicos al norte y al sur. [14]
El arco volcánico corre a lo largo de las fronteras entre Bolivia y Argentina con Chile, y detrás del arco volcánico se encuentra una cadena de volcanes silícicos [a] , de los cuales Galán es un miembro al sur. [16] Toda la región ha estado sujeta a un importante vulcanismo de formación de ignimbrita con muchas erupciones que produjeron volúmenes de roca superiores a 100 kilómetros cúbicos (24 millas cúbicas), aunque los respiraderos reales a menudo solo son visibles desde imágenes espaciales. [17] Muchos respiraderos se agrupan en un área conocida como complejo volcánico Altiplano-Puna que ocupa una superficie de aproximadamente 70.000 kilómetros cuadrados (27.000 millas cuadradas) [13] aproximadamente a 200 kilómetros (120 millas) al norte de Galán, [18] y que Incluye las grandes calderas de La Pacana , Cerro Guacha , Pastos Grandes y Cerro Panizos así como sistemas geotérmicos más recientes . [19] Este vulcanismo parece ser una expresión superficial de un plutón , [20] y a profundidades de 17 a 19 kilómetros (11 a 12 millas) debajo del complejo volcánico Altiplano-Puna, los datos de tomografía eléctrica, gravitacional y sísmica han localizado una estructura. de roca parcialmente fundida denominada "Cuerpo de Magma del Altiplano Puna". [b] [22] El vulcanismo en esta región "posterior" puede no estar directamente relacionado con los procesos de subducción a pesar de que la región en sí está cerca de un margen de subducción . [23]
La caldera Galán se encuentra en el margen oriental de los Andes, donde comienzan las Sierras Pampeanas . [24] La región se caracteriza por la Puna , un altiplano similar al Tíbet en Asia. [25]
Galán es una caldera con dimensiones topográficas de 38 por 26 kilómetros (24 mi × 16 mi), de los cuales alrededor de 26 por 18 kilómetros (16 mi × 11 mi) son parte de la caldera propiamente dicha. [26] Tales dimensiones hacen de Galán una de las calderas más grandes de la Tierra; [18] ha sido descrito como un supervolcán . [27] El piso de la caldera alcanza una altura de 4.500 metros (14.800 pies) [2] [17] o alrededor de 4.600 metros (15.100 pies), [28] y toda la caldera tiene una forma elíptica [17] que se extiende en el dirección norte-sur. [29] Sin embargo, solo el margen occidental de la estructura de la caldera parece ser un verdadero margen de la caldera, [30] con diferentes accidentes geográficos formando el resto de las paredes de la caldera [31] y la caldera de colapso real que cubre solo una parte de la caldera topográfica. expresión; [32] este último ha sido definido como una depresión vulcano-tectónica. [33]
La caldera contiene una cúpula renaciente , [34] [35] cuyo punto más alto [2] en el macizo de Galán destrozado por las heladas [36] alcanza una elevación de aproximadamente 5.912 metros (19.396 pies) [37] -6.100 metros (20.000 pies) . [28] La tomografía sísmica ha identificado una anomalía de baja velocidad debajo de Galán, que tiene un volumen de aproximadamente 22.000 kilómetros cúbicos (5.300 millas cúbicas) y se considera un depósito de magma del volcán. [38]
Las cumbres a lo largo del margen de la caldera incluyen el Cerro Aguas Calientes (un domo de lava [39] ) al norte, el Cerro León Muerto al sureste, el Cerro Pabellón al suroeste y el Cerro Toconquis al noroeste. [4] En el borde occidental, se alcanzan elevaciones de 5.200 metros (17.100 pies). [29] Se han desarrollado volcanes más jóvenes en el borde occidental y norte de la caldera de Galán. [35]
La caldera contiene un lago de 7 por 3 kilómetros (4,3 millas × 1,9 millas) [40] en su esquina suroeste, [35] [41] que se conoce como Laguna Diamante [4] y que anteriormente pudo haber ocupado gran parte de la caldera. [42] Laguna Diamante ha llamado la atención entre los científicos por las condiciones ambientales extremas que la vida dentro del lago tiene que soportar, incluido el alto contenido de arsénico de las aguas y la alta insolación con radiación ultravioleta . [43] [44] El agua es hiperalcalina y cinco veces más salada que el mar, pero alberga microorganismos que forman esteras microbianas y proporcionan alimento a una colonia de flamencos . [43] También se han informado microbios en forma de tubo . [37] Un lago más pequeño conocido como Laguna Pabellón se encuentra justo al sur de Laguna Diamante. Al norte de la cúpula renaciente, el Río Aguas Calientes drena la caldera hacia el norte, mientras que al este el Río León Muerto corre hacia el este fuera de la caldera. [4]
Los ríos en la caldera y el vecindario muestran terrazas fluviales que pueden reflejar el levantamiento del terreno previo a la formación de la caldera y el levantamiento asociado con la cúpula resurgente. [45] Estos drenajes eventualmente convergen en el Río de Los Patos y terminan en el Salar del Hombre Muerto al norte de Galán. [46] [47] El alto Cerro Galán intercepta la humedad transportada desde el este, nutriendo así el Río de Los Patos en una región donde los cursos de agua largos y permanentes son inusuales. [48] Los flancos occidentales de la caldera desembocan en el valle de Antofagasta de la Sierra a través de varios drenajes como el río Punilla, el río Toconquis, el río Miriguaca, el río Las Pitas; las aguas eventualmente desembocan en la Laguna Antofagasta al sur de Antofagasta de la Sierra. [49] Dentro de la caldera se encuentran dos fuentes termales , la primera cerca de su extremo norte y la segunda en el pie suroeste de la cúpula renaciente, [50] ambas emitiendo agua con temperaturas de aproximadamente 56–85 °C (133–185 °F). [51] El primero se conoce como manantial hidrotermal de Aguas Calientes y presenta depósitos de toba [30] y agua hirviendo. [52] Otro sistema geotérmico se conoce como La Colcha e incluye fumarolas, así como depósitos de agua hirviendo y sinterización ; Se ha prospectado la posibilidad de generación de energía geotérmica . [53]
El sótano debajo de la caldera está formado por rocas metamórficas [54] y sedimentarias de entre 600 y 365 millones de años de edad precámbrica a paleozoica . [55] Estos incluyen intrusiones de carácter granitoide y están cubiertos de sedimentos marinos del Paleozoico . [56] Las unidades del Ordovícico también están presentes [57] y forman capas de sedimentos de hasta 7 kilómetros (4,3 millas) de espesor. [17] Los afloramientos de sótanos se producen en el margen noreste de la caldera. [58]
Hace unos 14,5 millones de años, la actividad volcánica comenzó en la región, primero al oeste de Galán, pero hace 7 millones de años se desplazó a la futura caldera, formando los volcanes compuestos Cerro Colorado, Pabellón y Cerro Toconquis en su futuro borde occidental. [54] Los centros más occidentales están hoy representados por volcanes erosionados. [59] Desde hace unos 6,6 millones de años, la actividad volcánica produjo rocas de composición tanto máfica [c] como silícica. [55] El aumento de la actividad volcánica se ha atribuido al empinamiento de la losa de la Placa de Nazca , lo que permitió que el material del manto penetrara en el espacio entre la corteza inferior y la losa. [61] Al norte de los 21° grados de latitud sur, el vulcanismo ignimbrítico comenzó antes, generando las formaciones Altos de Pica y Oxaya . [62]
El vulcanismo máfico ocurrió al sur y al oeste de Galán tanto antes como después de su gran erupción, en el valle de Antofagasta de la Sierra y puede haber continuado hasta hace menos de diez mil años. [54] Las posiciones de los respiraderos exactos están controladas por sistemas de fallas recientes en la región. [63]
Desde hace unos 10 millones de años, el área ha estado sujeta a fallas inversas que han alterado el basamento a lo largo de las líneas norte-sur, [57] formando un valle del rift que también se extiende de norte a sur. [17] El magma que hizo erupción el sistema Galán también fue canalizado a lo largo de tales sistemas de fallas, [64] [65] y los volcanes vecinos fueron influenciados de manera similar por ellos; [65] los sistemas de fallas en Galán propiamente dicho se conocen como fallas Diablillos-Galán. [26] [66] Otro lineamiento importante en el área es el lineamiento Archibarca, el cual está formado por una falla de rumbo que se extiende del noroeste al sureste de la región [3] y que intersecta las fallas Diablillos-Galán en el Ubicación de la caldera. [66]
Galán ha hecho erupción principalmente de rocas dacíticas a riolíticas ricas en potasio que a menudo se denominan riodacíticas , [67] y que reflejan un conjunto calco-alcalino . [45] Cada ignimbrita suele tener una composición uniforme, pero existe cierta variación entre las ignimbritas individuales; [68] por ejemplo, las rocas más antiguas contienen anfíboles y las rocas más jóvenes en lugar de sanidina . [69] Los minerales contenidos en los productos de la erupción incluyen alanita , apatita , biotita , hornblenda , ilmenita , magnetita , ortopiroxeno , plagioclasa , cuarzo , sanidina y circón . La alteración hidrotermal ha dejado calcita en algunas rocas. [68] Los patrones de oligoelementos son distintos en la ignimbrita de Galán en comparación con las rocas del Grupo Toconquis. [70]
La formación del magma de Galán se ha explicado con la fusión de rocas de la corteza inferior bajo la influencia de magmas basálticos ascendentes que suministraron el calor necesario para los procesos de fusión, y que también contribuyeron directamente a la formación de magma a través de eventos de mezcla. [71] Un mayor metasomatismo en la corteza y procesos de cristalización fraccionada completaron el proceso de génesis del magma. [72] Probablemente bajo la influencia de tectónica a mayor escala, el magma que se acumuló en una zona de papilla en la corteza media eventualmente se transfiere a cámaras de magma poco profundas a profundidades de 8 a 4 kilómetros (5,0 a 2,5 millas); [73] Los eventos de recarga en los que el magma profundo entró en los cuerpos de magma poco profundos pueden haber desencadenado erupciones en Galán. [74] Después de la erupción, se habría generado un plutón sobrante dentro de la corteza. [75]
A partir de la presencia de dos poblaciones separadas de piedra pómez en la ignimbrita de Galán se ha inferido que hubo dos tipos de magma en el sistema magmático durante la erupción de Galán, un volumen mayor de magma llamado "blanco" y un volumen "gris". magma que se inyectó en el charco de magma "blanco" y finalmente se elevó por encima de este último. [76] De manera más general, parece que antes de cada erupción había dos lotes de magma presentes debajo del volcán [74] que, sin embargo, eran muy similares debido quizás a un proceso de homogeneización que tuvo lugar en lo profundo de la corteza. [77] Antes de la erupción, se estima que el magma tenía una temperatura de 790 a 820 °C (1450 a 1510 °F). [69]
Galán se encuentra en una región de clima árido, con precipitaciones anuales que ascienden a unos 65 milímetros por año (2,6 pulgadas/año). [78] Las heladas ocurren durante todo el año. [79] Se conocen datos climáticos para el Salar de Hombre Muerto al norte de Galán; Las temperaturas promedio son de 8 a 23 ° C (46 a 73 ° F) en verano e invierno, respectivamente. Las precipitaciones ocurren principalmente durante los meses de verano. [46]
En zonas altas no hay vegetación. [79] Entre los 3.900 y los 5.000 metros (12.800 y 16.400 pies) de altura, la vegetación se compone de estepas de gran altitud dominadas por Poaceae (pastos) como Festuca (festuca) y Stipa (pasto pluma). En altitudes más bajas, los humedales tienen su propia vegetación. [49] En áreas protegidas se pueden observar aves como patos y flamencos. [52]
La actividad volcánica en Galán ocurrió en dos etapas separadas, [54] que están separadas por una discordancia erosiva [80] [28] durante la cual la plataforma de ignimbrita del grupo Toconquis fue cortada por valles profundos. [81] Mecánicamente, el inicio de las erupciones se ha explicado con eventos de delaminación durante los cuales partes de la corteza inferior se rompieron, el material astenosférico reemplazó la corteza perdida por la delaminación y los magmas basálticos penetraron la corteza restante. [82] [83]
Estas etapas han dejado una meseta de ignimbrita que rodea la caldera [4] excepto en su lado sur, y que es perceptible en imágenes de satélite. [28] Cubre una superficie de aproximadamente 3.500 kilómetros cuadrados (1.400 millas cuadradas) [17] y es el sistema de ignimbrita más grande de la meseta de Puna . [84]
La primera etapa ocurrió hace entre 5,60 y 4,51 millones de años y consistió en la erupción de grandes ignimbritas como la [22] Blanco, [80] Cueva Negra, [54] varias ignimbritas Merihuaca [63] e ignimbrita Real Grande así como lava. domos , todos provenientes de fracturas con tendencia norte-sur, [80] [54] formando el Grupo Toconquis (anteriormente llamado Formación Toconquis ). [85] Las ignimbritas Real Grande y Cueva Negra se consideraron homólogas, al igual que las ignimbritas León Muerto del este y varias ignimbritas Merihuaca, [86] pero más tarde se descubrió que las ignimbritas León Muerto y Merihuaca probablemente surgieron de sistemas de ventilación distintos y tienen composiciones distintas, [87] y la ignimbrita de Cueva Negra se consideró más tarde como una formación separada de las otras ignimbritas del grupo Toconquis. [88] Las clasificaciones posteriores establecieron ignimbritas Blanco/Merihuaca de 6,5 a 5,5 millones de años, Pitas de 4,8 millones de años, Real Grande de 4,7 millones de años, Vega de 4,5 millones de años y Vega de 3,8 millones de años. -Antigua ignimbrita de Cueva Negra. [55]
La formación es bastante heterogénea, con algunas ignimbritas separadas por contactos afilados y el grado de soldadura y contenido de cristales de las piedras pómez varía de una ignimbrita a otra. [63] Generalmente las ignimbritas son ricas en cristales y piedra pómez, no están soldadas y contienen pocas estructuras de flujo, [89] con la excepción de la ignimbrita soldada de Cueva Negra. [88] Algunas erupciones de ignimbritas fueron precedidas por la formación de columnas eruptivas plinianas que generaron lluvia de cenizas, y hay evidencia de flujo pulsante en las ignimbritas. [90]
En el lado norte del complejo Galán, las ignimbritas se extienden hasta 80 kilómetros (50 millas) de distancia de la caldera y pueden haber alcanzado distancias aún mayores antes de la erosión, [88] y tienen espesores de 300 metros (980 pies). [91] Las ignimbritas tienen un volumen total de aproximadamente 650 kilómetros cúbicos (160 millas cúbicas), y la ignimbrita Real Grande comprende más de la mitad de su volumen. [34] [92] El volumen de las ignimbritas individuales aumenta cuanto más jóvenes son [93] y las ignimbritas iniciales Blanco y Merihuaca tienen un volumen de aproximadamente 70 kilómetros cúbicos (17 millas cúbicas). [92]
La última erupción pudo haber generado una caldera que luego fue destruida. [94] La emisión de flujos de lava también se produjo durante la fase Toconquis, [95] en general hubo una vigorosa actividad volcánica entre las erupciones que formaron las principales ignimbritas. [96] La ignimbrita Cueva Negra se emplazó después del Grupo Toconquis, y pequeños domos de lava y flujos piroclásticos continuaron en erupción hasta la ignimbrita Galán propiamente dicha. [97] El sistema magmático disminuyó durante este tiempo, lo que resultó en cambios de composición de las ignimbritas en erupción [98] y un aumento general de las elevaciones en la región. [99]
Hace 2,08 ± 0,02 millones de años [34] [100] se emplazó la ignimbrita riodacítica propiamente dicha [101] Galán. Aparte de una facies que permaneció dentro de la caldera y que tiene un espesor mínimo de 1,4 kilómetros (0,87 millas), [54] [64] las ignimbritas se extienden fuera de la caldera a distancias de 80 kilómetros (50 millas) [88] pero con una distancia de excentricidad promedio de 40 kilómetros cuadrados (15 millas cuadradas) [102] y tienen espesores de 200 a 10 metros (656 a 33 pies); [54] [64] más cerca de la caldera se ha erosionado en gran medida y hay exposiciones más completas más lejos de Galán. [103] Una opinión contraria es que la ignimbrita de Galán fue erosionada en gran medida solo en su lado norte por la acción del viento, formando yardangs . [92] La cúpula renaciente consiste en material de ignimbrita de Galán, junto con rocas del basamento. [31] El afloramiento "Toba Dacitica" a 270 kilómetros (170 millas) del volcán alguna vez se consideró parte de la erupción de Galán, pero luego se encontraron diferencias de composición. [104]
La ignimbrita de Galán es bastante homogénea y tiene un alto contenido de cristales; [63] en general, parece que la erupción comenzó y alcanzó grandes dimensiones con bastante rapidez sin dejar tiempo para que se formara una columna de erupción o unidades de flujo distintas, excepto en algunos lugares. [105] [106] [100] Por el contrario, los flujos producidos eran flujos relativamente lentos [107] que tenían poca capacidad para pasar por encima de obstáculos topográficos o mover rocas. [108] Sin embargo, se extendió a grandes distancias, ya que la topografía de la región había sido aplanada por las ignimbritas Toconquis anteriores, [109] y todavía estaba caliente cuando se detuvo. [110] La piedra pómez es escasa y generalmente está presente solo en pequeños fragmentos, y los fragmentos líticos también son poco comunes, excepto en las bases del depósito. Por otro lado, las estructuras de Fiamme son bastante comunes, especialmente donde la ignimbrita cruza valles fluviales. La ignimbrita muestra diversos grados de soldadura, pero a menudo tiene uniones columnares espectaculares. [28] [111]
Al principio se supuso que esta ignimbrita aflora sobre una superficie de 7.500 kilómetros cuadrados (2.900 millas cuadradas), pero luego se descubrió que cubre una superficie cercana a los 2.400 kilómetros cuadrados (930 millas cuadradas). [88] Entre la ignimbrita intracaldera, las partes de la ignimbrita que se extienden lejos de la caldera y afloran a gran distancia, el volumen es de aproximadamente 650 kilómetros cúbicos (160 millas cúbicas), [92] por debajo de los volúmenes estimados anteriormente que exceden los 1000 metros cúbicos. kilómetros (240 millas cúbicas) [96] pero la erupción de Galán sigue siendo una de las mayores erupciones volcánicas conocidas [100] y el volcán ha producido casi la mitad del volumen de ignimbritas en la Puna sur. [112] La ignimbrita de Galán es la ignimbrita más grande que hizo erupción en este centro; [26] existe una tendencia del volumen de ignimbritas individuales a aumentar a medida que los volcanes se vuelven más jóvenes, no sólo en Galán sino también en otros centros de ignimbritas de la Puna, y esto puede ser una consecuencia de cambios progresivos en la corteza. [113] Este tipo de erupciones gigantes no se han observado durante el tiempo histórico y se consideran uno de los fenómenos volcánicos más peligrosos conocidos. [114]
Kay y col. propusieron que la ignimbrita de Galán constaba de tres unidades separadas, una intracaldera emplazada hace 2,13 millones de años y dos extracaldera hace 2,09 y 2,06 millones de años. [75]
La caldera principal de Galán se formó durante la erupción de ignimbrita de Galán, [94] y es posible que el colapso del techo de la cámara de magma en realidad iniciara la erupción. [106] Más tarde se descubrió que el colapso de una trampilla es una interpretación más plausible de la estructura de la caldera [30] y que la caldera parece ser mucho más pequeña que su expresión topográfica actual. [32] Lo más probable es que se formara un lago dentro de la caldera después de su erupción. [115] [41]
La actividad volcánica posterior provocó la erupción de flujos de lava de composición dacítica a lo largo de la falla anular de la caldera, así como la formación de la cúpula renaciente con un levantamiento de aproximadamente 2 kilómetros (1,2 millas) a lo largo de la falla del margen oriental de la caldera. [54] Este levantamiento abarca tanto las rocas de ignimbrita de Galán como también partes del basamento, este último especialmente en la parte sur de la cúpula. [31] El vulcanismo posterior a la caldera ocurrió en el margen norte de la caldera hace 2,01 ± 0,28 millones de años, [116] y varias ignimbritas pequeñas se emplazaron después de la erupción principal de Galán hasta hace menos de 2 millones de años. [102] Estas ignimbritas tienen composiciones similares a la ignimbrita de Galán [117] y se formaron a partir del magma sobrante de la erupción principal de Galán. [118] El inicio del resurgimiento dentro de la caldera puede haber sido provocado por el mismo magma que es responsable del vulcanismo posterior a la caldera a lo largo de los bordes orientales de la caldera. [115] Sin embargo, los sistemas volcánicos posteriores a la caldera parecen estar bastante mal definidos. La actividad más reciente fue de naturaleza tectónica y consiste en movimientos a lo largo de las fallas y vulcanismo máfico (" Formación Incahuasi " [119] ) más al oeste. [41] [113] La tomografía sísmica indica que todavía existe una zona de deshielo debajo de Galán, [120] el "Cuerpo Cerro Galán Mush". [121] Un enjambre de terremotos se registró el 25 de enero de 2009 principalmente bajo el domo resurgiente, y puede reflejar actividad hidrotermal o magmática. [122]
