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caldera

Cronología de la erupción del monte Mazama , un ejemplo de formación de caldera

Una caldera ( / k ɔː l ˈ d ɛr ə , k æ l -/ [1] kawl- DERR -ə, kal- ) es un gran hueco parecido a un caldero que se forma poco después del vaciado de una cámara de magma en una erupción volcánica. . Una erupción que expulsa grandes volúmenes de magma en un corto período de tiempo puede causar un perjuicio significativo a la integridad estructural de dicha cámara, disminuyendo en gran medida su capacidad para soportar su propio techo y cualquier sustrato o roca que descanse encima. Luego, la superficie del suelo colapsa en la cámara de magma vacía o parcialmente vacía, dejando una gran depresión en la superficie (de uno a decenas de kilómetros de diámetro). [2] Aunque a veces se describe como un cráter , la característica es en realidad un tipo de sumidero , ya que se forma a través de hundimiento y colapso en lugar de una explosión o impacto. En comparación con las miles de erupciones volcánicas que ocurren a lo largo de un siglo, la formación de una caldera es un evento raro, que ocurre sólo unas pocas veces dentro de un período determinado de 100 años. [3] Se sabe que solo se produjeron siete colapsos que formaron calderas entre 1911 y 2016. [3] Más recientemente, se produjo un colapso de una caldera en Kīlauea , Hawái, en 2018. [4]

Etimología

El término caldera proviene del español caldera , y del latín caldaria , que significa "olla para cocinar". [5] En algunos textos también se utiliza el término inglés caldero , [6] aunque en trabajos más recientes el término caldero se refiere a una caldera que ha sido profundamente erosionada para exponer los lechos debajo del piso de la caldera. [5] El término caldera fue introducido en el vocabulario geológico por el geólogo alemán Leopold von Buch cuando publicó sus memorias de su visita a las Islas Canarias en 1815 , [nota 1] donde vio por primera vez la caldera de Las Cañadas en Tenerife , con el monte El Teide dominando el paisaje, y luego la Caldera de Taburiente en La Palma . [7] [5]

Formación de caldera

Animación de un experimento analógico que muestra el origen de una caldera volcánica en una caja llena de harina.
Imagen Landsat del lago Toba , en la isla de Sumatra , Indonesia (100 km/62 millas de largo y 30 km/19 millas de ancho, una de las calderas más grandes del mundo). Una cúpula resurgida formó la isla de Samosir .
Mapa topografico de Cagar Alam Rawa Danau Caldera en Indonesia

Un colapso se desencadena por el vaciado de la cámara de magma debajo del volcán, a veces como resultado de una gran erupción volcánica explosiva (ver Tambora [8] en 1815), pero también durante erupciones efusivas en las laderas de un volcán (ver Pitón de la Fournaise en 2007) [9] o en un sistema de fisuras conectado (ver Bárðarbunga en 2014-2015). Si se expulsa suficiente magma , la cámara vacía no puede soportar el peso del edificio volcánico que se encuentra encima. Alrededor del borde de la cámara se desarrolla una fractura aproximadamente circular , la "falla anular". Las fracturas anulares sirven como alimentadores de intrusiones de fallas que también se conocen como diques anulares . [10] : 86–89  Se pueden formar respiraderos volcánicos secundarios por encima de la fractura del anillo. [11] A medida que la cámara de magma se vacía, el centro del volcán dentro de la fractura del anillo comienza a colapsar. El colapso puede ocurrir como resultado de una única erupción cataclísmica, o puede ocurrir en etapas como resultado de una serie de erupciones. El área total que se derrumba puede ser de cientos de kilómetros cuadrados. [5]

Mineralización en calderas

Se sabe que algunas calderas albergan ricos depósitos de minerales . Los fluidos ricos en metales pueden circular a través de la caldera, formando depósitos hidrotermales de metales como plomo, plata, oro, mercurio, litio y uranio. [12] Una de las calderas mineralizadas mejor conservadas del mundo es la Caldera del Lago Sturgeon en el noroeste de Ontario , Canadá, que se formó durante la era Neoarqueana [13] hace unos 2.700 millones de años. [14] En el campo volcánico de San Juan , las vetas de mineral se emplazaron en fracturas asociadas con varias calderas, y la mayor mineralización tuvo lugar cerca de las intrusiones más jóvenes y más silícicas asociadas con cada caldera. [15]

Tipos de caldera

Erupciones explosivas de calderas

Las erupciones explosivas de caldera son producidas por una cámara de magma cuyo magma es rico en sílice . El magma rico en sílice tiene una alta viscosidad y, por lo tanto, no fluye fácilmente como el basalto . [10] : 23–26  El magma normalmente también contiene una gran cantidad de gases disueltos, hasta un 7 % en peso para los magmas más ricos en sílice. [16] Cuando el magma se acerca a la superficie de la Tierra, la caída en la presión de confinamiento hace que los gases atrapados salgan rápidamente del magma, fragmentándolo para producir una mezcla de ceniza volcánica y otra tefra con los gases muy calientes. [17]

La mezcla de cenizas y gases volcánicos se eleva inicialmente a la atmósfera como una columna eruptiva . Sin embargo, a medida que aumenta el volumen de material en erupción, la columna de erupción no puede arrastrar suficiente aire para permanecer flotante y la columna de erupción colapsa en una fuente de tefra que vuelve a caer a la superficie para formar flujos piroclásticos . [18] Las erupciones de este tipo pueden esparcir cenizas sobre vastas áreas, de modo que las tobas de flujo de cenizas colocadas por erupciones de calderas silícicas son el único producto volcánico con volúmenes que rivalizan con los de los basaltos de inundación . [10] : 77  Por ejemplo, cuando la Caldera de Yellowstone entró en erupción por última vez hace unos 650.000 años, liberó alrededor de 1.000 km 3 de material (medido en equivalente de roca densa (DRE)), cubriendo una parte sustancial de América del Norte en hasta dos metros. de escombros. [19]

Se conocen erupciones que forman calderas aún más grandes, como la Caldera La Garita en las montañas de San Juan de Colorado , donde los 5.000 kilómetros cúbicos (1.200 millas cúbicas) de Fish Canyon Tuff fueron destruidos en erupciones hace unos 27,8 millones de años. [20] [21]

La caldera producida por este tipo de erupciones suele estar llena de toba, riolita y otras rocas ígneas . [22] La caldera está rodeada por una lámina de salida de toba de flujo de cenizas (también llamada lámina de flujo de cenizas ). [23] [24]

Si se continúa inyectando magma en la cámara de magma colapsada, el centro de la caldera puede elevarse en forma de un domo renaciente como el que se ve en la Caldera de los Valles , el lago Toba , el campo volcánico de San Juan, [6] Cerro Galán. , [25] Yellowstone , [26] y muchas otras calderas. [6]

Debido a que una caldera de sílice puede hacer erupción cientos o incluso miles de kilómetros cúbicos de material en un solo evento, puede causar efectos ambientales catastróficos. Incluso las pequeñas erupciones que forman calderas, como la del Krakatoa en 1883 [27] o el Monte Pinatubo en 1991, [28] pueden provocar una destrucción local significativa y una caída notable de la temperatura en todo el mundo. Las calderas grandes pueden tener efectos aún mayores. Los efectos ecológicos de la erupción de una gran caldera pueden verse en el registro de la erupción del lago Toba en Indonesia .

En algunos momentos del tiempo geológico , las calderas riolíticas han aparecido en distintos grupos. Los restos de tales grupos se pueden encontrar en lugares como el Complejo de Ron del Eoceno de Escocia, [22] las Montañas de San Juan de Colorado (formadas durante las épocas del Oligoceno , Mioceno y Plioceno ) o la Cordillera de Saint Francois de Missouri (en erupción durante el eón Proterozoico ). [29]

valles

Valle Caldera, Nuevo México

Para su artículo de 1968 [6] que introdujo por primera vez el concepto de caldera renaciente en la geología, [5] RL Smith y RA Bailey eligieron la caldera de Valles como modelo. Aunque la caldera de Valles no es inusualmente grande, es relativamente joven (1,25 millones de años) e inusualmente bien conservada, [30] y sigue siendo uno de los ejemplos mejor estudiados de caldera renaciente. [5] Las tobas de flujo de cenizas de la caldera de Valles, como la toba Bandelier , estuvieron entre las primeras en ser caracterizadas a fondo. [31]

Toba

Hace unos 74.000 años, este volcán de Indonesia liberó alrededor de 2.800 kilómetros cúbicos (670 millas cúbicas) de material eyectado equivalente a roca densa . Esta fue la erupción más grande conocida durante el actual período Cuaternario (los últimos 2,6 millones de años) y la erupción explosiva más grande conocida durante los últimos 25 millones de años. A finales de la década de 1990, el antropólogo Stanley Ambrose [32] propuso que un invierno volcánico inducido por esta erupción redujo la población humana a alrededor de 2.000 a 20.000 individuos, lo que resultó en un cuello de botella poblacional . Más recientemente, Lynn Jorde y Henry Harpending propusieron que la especie humana se redujo a aproximadamente 5.000 a 10.000 personas. [33] Sin embargo, no hay evidencia directa de que cualquiera de las teorías sea correcta, y no hay evidencia de ninguna otra disminución o extinción de animales, incluso en especies ambientalmente sensibles. [34] Hay evidencia de que la presencia humana continuó en la India después de la erupción. [35]

Fotografía satelital de la caldera de la cumbre de la Isla Fernandina en el archipiélago de Galápagos .
Foto aérea oblicua de Nemrut Caldera , Lago Van, Turquía oriental

Calderas no explosivas

Caldera Sollipulli , ubicada en el centro de Chile, cerca de la frontera con Argentina, llena de hielo. El volcán se encuentra en la Cordillera de los Andes del sur dentro del Parque Nacional Villarica de Chile. [36]

Algunos volcanes, como los grandes volcanes en escudo Kilauea y Mauna Loa en la isla de Hawái , forman calderas de forma diferente. El magma que alimenta estos volcanes es basalto , que es pobre en sílice. Como resultado, el magma es mucho menos viscoso que el magma de un volcán riolítico y la cámara de magma es drenada por grandes flujos de lava en lugar de eventos explosivos. Las calderas resultantes también se conocen como calderas de hundimiento y pueden formarse más gradualmente que las calderas explosivas. Por ejemplo, la caldera en la cima de la isla Fernandina se derrumbó en 1968 cuando partes del piso de la caldera cayeron 350 metros (1150 pies). [37]

Calderas extraterrestres

Desde principios de la década de 1960 se sabe que se ha producido vulcanismo en otros planetas y lunas del Sistema Solar . Mediante el uso de naves espaciales tripuladas y no tripuladas, se ha descubierto vulcanismo en Venus , Marte , la Luna e Io , un satélite de Júpiter . Ninguno de estos mundos tiene tectónica de placas , que aporta aproximadamente el 60% de la actividad volcánica de la Tierra (el otro 40% se atribuye al vulcanismo de puntos calientes ). [38] La estructura de la caldera es similar en todos estos cuerpos planetarios, aunque el tamaño varía considerablemente. El diámetro medio de una caldera en Venus es de 68 km (42 millas). El diámetro medio de la caldera en Io es cercano a 40 km (25 millas) y la moda es de 6 km (3,7 millas); Tvashtar Paterae es probablemente la caldera más grande con un diámetro de 290 km (180 millas). El diámetro medio de una caldera en Marte es de 48 km (30 millas), más pequeño que el de Venus. Las calderas de la Tierra son las más pequeñas de todos los cuerpos planetarios y varían de 1,6 a 80 km (1 a 50 millas) como máximo. [39]

La luna

La Luna tiene una capa exterior de roca cristalina de baja densidad de unos cientos de kilómetros de espesor, que se formó debido a una rápida creación. Los cráteres de la Luna se han conservado bien a lo largo del tiempo y alguna vez se pensó que eran el resultado de una actividad volcánica extrema, pero actualmente se cree que se formaron por meteoritos, casi todos los cuales tuvieron lugar en los primeros cientos de millones de años después. se formó la Luna. Unos 500 millones de años después, el manto de la Luna pudo derretirse en gran medida debido a la desintegración de elementos radiactivos. Las erupciones basálticas masivas tuvieron lugar generalmente en la base de grandes cráteres de impacto. Además, es posible que se hayan producido erupciones debido a un depósito de magma en la base de la corteza. Esto forma una cúpula, posiblemente la misma morfología de un volcán en escudo donde se sabe universalmente que se forman calderas. [38] Aunque las estructuras similares a calderas son raras en la Luna, no están completamente ausentes. Se cree que el complejo volcánico Compton-Belkovich en la cara oculta de la Luna es una caldera, posiblemente una caldera de flujo de cenizas . [40]

Marte

La actividad volcánica de Marte se concentra en dos grandes provincias: Tharsis y Elysium . Cada provincia contiene una serie de volcanes en escudo gigantes que son similares a los que vemos en la Tierra y probablemente sean el resultado de puntos calientes del manto . Las superficies están dominadas por flujos de lava y todas tienen una o más calderas de colapso. [38] Marte tiene el volcán más grande del Sistema Solar, Olympus Mons , que tiene más de tres veces la altura del Monte Everest, con un diámetro de 520 km (323 millas). La cima de la montaña tiene seis calderas anidadas. [41]

Venus

Como no hay placas tectónicas en Venus , el calor se pierde principalmente por conducción a través de la litosfera . Esto provoca enormes flujos de lava, que representan el 80% de la superficie de Venus. Muchas de las montañas son grandes volcanes en escudo que varían en tamaño entre 150 y 400 km (95 a 250 millas) de diámetro y 2 a 4 km (1,2 a 2,5 millas) de altura. Más de 80 de estos grandes volcanes en escudo tienen calderas en la cumbre con un promedio de 60 km (37 millas) de ancho. [38]

yo

Io, inusualmente, se calienta por la flexión sólida debido a la influencia de las mareas de Júpiter y la resonancia orbital de Io con las grandes lunas vecinas Europa y Ganímedes , que mantienen su órbita ligeramente excéntrica . A diferencia de cualquiera de los planetas mencionados, Ío está continuamente activo volcánicamente. Por ejemplo, las naves espaciales Voyager 1 y Voyager 2 de la NASA detectaron nueve volcanes en erupción al pasar por Io en 1979. Io tiene muchas calderas con diámetros de decenas de kilómetros de diámetro. [38]

Lista de calderas volcánicas

Calderas volcánicas extraterrestres

Calderas de erosión

Ver también

Notas explicatorias

  1. ^ El libro de Leopold von Buch Descripción física de las Islas Canarias se publicó en 1825.

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos

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