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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 similar 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 durante un corto período de tiempo puede causar un detrimento 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 sobre ella. La superficie del suelo luego colapsa en la cámara de magma vaciada o parcialmente vaciada, dejando una gran depresión en la superficie (de uno a docenas 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 del 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 solo unas pocas veces en un período determinado de 100 años. [3] Solo se sabe que ocurrieron ocho colapsos formadores de calderas entre 1911 y 2018, [3] con un colapso de caldera en Kīlauea , Hawaii en 2018. [4] Los volcanes que han formado una caldera a veces se describen como "volcanes de caldera". [5]

Etimología

El término caldera proviene del español caldera y del latín caldaria , que significa "olla para cocinar". [6] En algunos textos también se utiliza el término inglés cauldron , [7] aunque en trabajos más recientes el término cauldron se refiere a una caldera que ha sido profundamente erosionada para exponer los lechos debajo del piso de la caldera. [6] El término caldera fue introducido en el vocabulario geológico por el geólogo alemán Leopold von Buch cuando publicó sus memorias de su visita de 1815 a las Islas Canarias , [nota 1] donde vio por primera vez la caldera de Las Cañadas en Tenerife , con el Teide dominando el paisaje, y luego la Caldera de Taburiente en La Palma . [8] [6]

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 mi de largo y 30 km/19 mi de ancho, una de las calderas más grandes del mundo). Un domo resurgente formó la isla de Samosir .
Mapa topográfico 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 [9] en 1815), pero también durante erupciones efusivas en los flancos de un volcán (ver Piton de la Fournaise en 2007) [10] 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 sobre ella. Una fractura aproximadamente circular , la "falla de anillo", se desarrolla alrededor del borde de la cámara. Las fracturas de anillo sirven como alimentadores para las intrusiones de fallas que también se conocen como diques de anillo . [11] : 86–89  Pueden formarse respiraderos volcánicos secundarios por encima de la fractura de anillo. [12] A medida que la cámara de magma se vacía, el centro del volcán dentro de la fractura de 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. La superficie total que colapsa puede ser de cientos de kilómetros cuadrados. [6]

Mineralización en calderas

Se sabe que algunas calderas albergan ricos depósitos de mineral . Los fluidos ricos en metales pueden circular a través de la caldera, formando depósitos de mineral hidrotermal de metales como plomo, plata, oro, mercurio, litio y uranio. [13] 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 [14] hace unos 2.700 millones de años. [15] 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 silícicas asociadas con cada caldera. [16]

Tipos de caldera

Erupciones explosivas de calderas

Las erupciones explosivas de calderas 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 . [11] : 23–26  El magma generalmente también contiene una gran cantidad de gases disueltos, hasta un 7 % en peso para los magmas más ricos en sílice. [17] Cuando el magma se acerca a la superficie de la Tierra, la caída de 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. [18]

La mezcla de cenizas y gases volcánicos se eleva inicialmente a la atmósfera como una columna de erupción . Sin embargo, a medida que aumenta el volumen del material erupcionado, la columna de erupción no puede arrastrar suficiente aire para permanecer flotante, y la columna de erupción colapsa en una fuente de tefra que cae de nuevo a la superficie para formar flujos piroclásticos . [19] Las erupciones de este tipo pueden esparcir cenizas sobre vastas áreas, de modo que las tobas de flujo de cenizas emplazadas por erupciones de calderas silícicas son el único producto volcánico con volúmenes que rivalizan con los de los basaltos de inundación . [11] : 77  Por ejemplo, cuando la caldera de Yellowstone entró en erupción por última vez hace unos 650.000 años, liberó unos 1.000 km 3 de material (medido en equivalente de roca densa (DRE)), cubriendo una parte sustancial de América del Norte con hasta dos metros de escombros. [20]

Se conocen erupciones que forman calderas aún más grandes, como la caldera La Garita en las montañas de San Juan de Colorado , donde la toba Fish Canyon de 5000 kilómetros cúbicos (1200 millas cúbicas) fue expulsada en erupciones hace unos 27,8 millones de años. [21] [22]

La caldera producida por tales erupciones generalmente está rellena de toba, riolita y otras rocas ígneas . [23] La caldera está rodeada por una capa de salida de toba de flujo de cenizas (también llamada capa de flujo de cenizas ). [24] [25]

Si se continúa inyectando magma en la cámara de magma colapsada, el centro de la caldera puede elevarse en forma de un domo resurgente como el que se ve en la Caldera de Valles , el Lago Toba , el campo volcánico de San Juan, [7] Cerro Galán , [26] Yellowstone , [27] y muchas otras calderas. [7]

Debido a que una caldera silícea puede hacer erupcionar cientos o incluso miles de kilómetros cúbicos de material en un solo evento, puede causar efectos ambientales catastróficos. Incluso pequeñas erupciones que forman calderas, como la del Krakatoa en 1883 [28] o la del Monte Pinatubo en 1991, [29] 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 se pueden ver en el registro de la erupción del lago Toba en Indonesia .

En algunos puntos del tiempo geológico , han aparecido calderas riolíticas en grupos diferenciados. Los restos de dichos grupos se pueden encontrar en lugares como el Complejo Rum del Eoceno en Escocia, [23] las Montañas de San Juan en Colorado (formadas durante las épocas del Oligoceno , Mioceno y Plioceno ) o la Cordillera de Saint Francois en Missouri (que entró en erupción durante el eón Proterozoico ). [30]

Valles

Valle Caldera, Nuevo México

Para su artículo de 1968 [7] que introdujo por primera vez el concepto de una caldera resurgente a la geología, [6] RL Smith y RA Bailey eligieron la caldera de Valles como su modelo. Aunque la caldera de Valles no es inusualmente grande, es relativamente joven (1,25 millones de años) y está inusualmente bien conservada, [31] y sigue siendo uno de los ejemplos mejor estudiados de una caldera resurgente. [6] Las tobas de flujo de cenizas de la caldera de Valles, como la toba Bandelier , estuvieron entre las primeras en ser caracterizadas exhaustivamente. [32]

Toba

Hace unos 74.000 años, este volcán indonesio liberó unos 2.800 kilómetros cúbicos (670 millas cúbicas) equivalentes de roca densa de material eyectado. Esta fue la erupción más grande conocida durante el período Cuaternario en curso (los últimos 2,6 millones de años) y la erupción explosiva más grande conocida durante los últimos 25 millones de años. A fines de la década de 1990, el antropólogo Stanley Ambrose [33] propuso que un invierno volcánico inducido por esta erupción redujo la población humana a aproximadamente 2.000-20.000 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 5.000-10.000 personas. [34] Sin embargo, no hay evidencia directa de que alguna de las teorías sea correcta, y no hay evidencia de ninguna otra disminución o extinción animal, incluso en especies ambientalmente sensibles. [35] Hay evidencia de que la habitación humana continuó en la India después de la erupción. [36]

Fotografía satelital de la caldera de la cumbre de la isla Fernandina en el archipiélago de Galápagos
Fotografía aérea oblicua de la caldera de Nemrut , lago Van, este de Turquía

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 Villarrica de Chile. [37]

Algunos volcanes, como los grandes volcanes escudo Kilauea y Mauna Loa en la isla de Hawái , forman calderas de una manera diferente. El magma que alimenta a 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 por eventos explosivos. Las calderas resultantes también se conocen como calderas de subsidencia y pueden formarse de manera más gradual que las calderas explosivas. Por ejemplo, la caldera en la cima de la isla Fernandina colapsó en 1968 cuando partes del suelo de la caldera cayeron 350 metros (1150 pies). [38]

Calderas extraterrestres

Desde principios de la década de 1960, se sabe que ha habido 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 Ío , un satélite de Júpiter . Ninguno de estos mundos tiene tectónica de placas , que contribuye aproximadamente con el 60% de la actividad volcánica de la Tierra (el otro 40% se atribuye al vulcanismo de puntos calientes ). [39] La estructura de la caldera es similar en todos estos cuerpos planetarios, aunque el tamaño varía considerablemente. El diámetro medio de la caldera en Venus es de 68 km (42 mi). El diámetro medio de la caldera en Ío es cercano a los 40 km (25 mi), y la moda es de 6 km (3,7 mi); Tvashtar Paterae es probablemente la caldera más grande con un diámetro de 290 km (180 mi). El diámetro medio de la caldera en Marte es de 48 km (30 mi), más pequeño que Venus. Las calderas de la Tierra son los cuerpos planetarios más pequeños y su tamaño varía entre 1,6 y 80 km (1 y 50 mi) como máximo. [40]

La luna

La Luna tiene una capa exterior de roca cristalina de baja densidad que tiene unos pocos cientos de kilómetros de espesor, que se formó debido a una rápida creación. Los cráteres de la Luna se han conservado bien a través del tiempo y alguna vez se pensó que fueron 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 de la formación de la Luna. Alrededor de 500 millones de años después, el manto de la Luna pudo fundirse ampliamente debido a la descomposición de elementos radiactivos. Las erupciones basálticas masivas tuvieron lugar generalmente en la base de grandes cráteres de impacto. Además, las erupciones pueden haber tenido lugar 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. [39] Aunque las estructuras similares a calderas son raras en la Luna, no están completamente ausentes. Se cree que el complejo volcánico Compton-Belkovich en el otro lado de la Luna es una caldera, posiblemente una caldera de flujo de cenizas . [41]

Marte

La actividad volcánica de Marte se concentra en dos provincias principales: Tharsis y Elysium . Cada provincia contiene una serie de volcanes gigantes en escudo que son similares a lo que vemos en la Tierra y probablemente son el resultado de puntos calientes del manto . Las superficies están dominadas por flujos de lava, y todas tienen una o más calderas de colapso. [39] Marte tiene el volcán más alto del Sistema Solar, el Monte Olimpo , 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. [42]

Venus

Como en Venus no hay tectónica de placas , 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 de 150 a 400 km (95 a 250 mi) de diámetro y 2 a 4 km (1,2 a 2,5 mi) de altura. Más de 80 de estos grandes volcanes en escudo tienen calderas en la cima con un promedio de 60 km (37 mi) de ancho. [39]

Yo

Ío, ​​de manera inusual, se calienta por flexión sólida debido a la influencia de las mareas de Júpiter y la resonancia orbital de Ío con las grandes lunas vecinas Europa y Ganímedes , que mantienen su órbita ligeramente excéntrica . A diferencia de cualquiera de los planetas mencionados, Ío tiene actividad volcánica continua. Por ejemplo, las sondas espaciales Voyager 1 y Voyager 2 de la NASA detectaron nueve volcanes en erupción al pasar por Ío en 1979. Ío tiene muchas calderas con diámetros de decenas de kilómetros. [39]

Lista de calderas volcánicas

Calderas volcánicas extraterrestres

Calderas de erosión

Véase también

Notas explicativas

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

Referencias

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