29-9-2014

Sakurajima En la Caldera de Aíra

Esteban Marín VULCANOLOGIA PROFESOR: ANTONIO PERALTA

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Índice

Introducción ............................................................................................................. 2

Historia Geológica ................................................................................................... 3

Arco volcánico de Ryukyu.................................................................................... 3

Caldera de Aíra .................................................................................................... 3

Volcán Sakurajima ............................................................................................... 5

Estudios petrográficos y geoquímicos de las rocas y materiales del Sakurajima. ... 7

Petrología derivada de arco volcánico. ................................................................ 8

Estudios de los gases emitidos por el Sakurajima ................................................ 10

Conclusión............................................................................................................. 11

Bibliografía. ........................................................................................................... 13

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Introducción Ubicación, Sakurajima es un volcán activo y antigua isla de Japón, situado

en el sur de la isla de Kyūshū, en la parte de la bahía de Kagoshima (figura 1)

conocida como bahía de Nishikie.

Esto nos ubicaría aproximadamente en las coordenadas 657267.76 m E y

3495365.26 m N.

El Sakurajima es un volcán constituido por 3 picos, 2 de los cuales ya no

están activos, por el lado norte tenemos al pico Kitadake, el del centro se denomina

Nakadake, y el sur es el Minamidake. La cumbre Minamidake, que es la de menor

altura, es la que actualmente se encuentra activa, siendo esta la que en la actualidad

continua expulsando flujos piroclasticos.

El volcán Sakurajima se estudia principalmente por el riego que representa

para la población que vive en sus costados, tanto para la que vive en la falda del

volcán, como para la ciudad aledaña.

Hace años este volcán se encontraba en la geomorfología de una isla, pero

una erupción en el año 1914, con su gran cantidad de material expulsado más la

dirección del flujo, lo unieron a la isla de kyushu, dejándolo con la geomorfología de

península.

Por último, se puede indicar que el volcán (la península completa) se

encuentra en el extremo sur de una antigua caldera volcánica, la cual toma el

nombre de caldera de Aira, desde la cual supone el volcán Sakurajima tiene su

génesis.

Figura 1: Isla de Kyushu (imagen Izquierda) (Derecha)Bahia de Kagoshima y Volcan Sakurajima.

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Historia Geológica

Arco volcánico de Ryukyu El arco volcánico denominado de Ryukyu, corresponde al arco de islas

formadas por vulcanismo, el cual tiene su procedencia en la subducción de las

placas filipina y la euroasiática (figura 2).

Figura 2: Arco volcánico denominado Ryukyu, al norte de este arco se encuentra el

volcán Sakurajima

El estudio de este arco completo, si bien podría aportar datos sobre la

formación del volcán Sakurajima, no es del todo importante, ya que la historia

geológica del arco es de aproximadamente unos 15 ma, mientras que el volcán

Sakurajima recién tiene su aparición hace unos 13000 años.

Caldera de Aíra La caldera de Aira es el lugar en el cual se encuentra emplazado el volcán

de Sakurajima, la ciudad de Kagoshima y toda la bahía de Nashikie. Por tanto se

explicara primero su génesis.

Hace 22000 años, unas series a gran escala de erupciones piroclasticas

produjeron la caldera de Aira (20 km * 20 km red en el extremo norte de la bahía de

Kagoshima, al sur de Kyushu. Comienza con una erupción pliniana de pumicitica

(98 Km3 de material aproximadamente) seguido de un flujo piroclastico de grano

fino oxidado (13 km3 de material aproximadamente), ambas erupciones fueron por

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donde está la boca del volcán del Sakurajima en la actualidad, 8km al sur del centro

de la caldera. Después de una muy corta pausa, ocurre una explosión violenta que

eyecta fragmentos de roca del basamento del volcán y materiales pumiciticos, estas

explosiones ocurren en el cráter central, cambiando gradualmente a grandes

columnas eruptivas, colapsando rápidamente para formar flujos piroclasticos con

un volumen de 300 km3. La fase primaria produce una capa de brecha de unos 30

metros de espesor, ubicada en el borde de la caldera, esta capa está cargada de

fragmentos del basamento de 2 metros de diámetro. Varias características

texturales y la monótona petrología nos indican que la parte principal del flujo

piroclastico tuvo un emplazamiento simple, un mecanismo eruptivo de corta

duración. La ceniza del volcán Aira, es de grano fino, a contraparte del flujo

piroclastico principal, cubriendo una red de un área por lo menos de hasta unos

1000 km desde el cráter. La evacuación de más de 110 km3 de magma riolítica

produjo un colapso de la estructura en forma de embudo con el centro de la cámara

de magma a unos 10 km de profundidad.

Esta Consecución de procesos volcánicos, conllevo al colapso del cono

volcánico que conformaba al volcán Aira, dejando la forma de caldera, que hoy en

día se puede visualizar con imágenes satelitales (figura 3)

Figura 3: Demarcación en la forma de la caldera de Aira.

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Volcán Sakurajima

El volcán Sakurajima tiene su génesis como una segunda chimenea

volcánica que tiene aparición luego de la gran erupción que colapso el cono del

volcán Aira, tal como se puede notar más arriba, el cráter del Sakurajima ya existía

cuando dominaba en la zona el volcán Aira, pero tomo su importancia en la

desaparición de este.

Hace unos 13.000 años, luego de la erupción final del Aira, comienza una

montaña “joven” Kitadake a formarse, teniendo esta consecutivas erupciones entre

hace 11.500 años hasta hace unos 3.500 años. Estas erupciones fueron dando

forma a la cumbre que hoy en día está activa, la Minamidake, situada al sur de

Kitadake. Desde hace 3.500 años es entonces la cumbre Minamidake la que domina

el vulcanismo hasta las fechas actuales.

Desde ese entonces, ha habido sucesivas erupciones, las cuales han

modelado lentamente, pero de manera peligrosa para la vida humana, el lugar. En

la figura 4, se puede ver algunas de las erupciones históricas más importantes del

volcán Sakurajima, separadas estas por el año en el cual sucedieron y desde que

cumbre (cráter) provienen.

Figura 4: importantes erupciones históricas del volcán Sakurajima, con su alcance

del flujo piroclastico, separación en años y separación por cráter de procedencia.

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Si bien son 3 las erupciones nombradas en la imagen, son muchas más las

veces que este volcán erupciona, de hecho este volcán tiene estaciones de estudio

que se dedican solo a ver la situación de este.

Como se puede ver en la imagen, fue la erupción sucedida en 1914 la que

cambio el estado de isla a península al sector que contiene al volcán. Luego de 1914

el volcán entro en un estado poco activo, pero fue en 1955 que el volcán reanudo

su actividad y ha estado entrando en erupción casi constantemente desde entonces.

Cada año se registran miles de pequeñas explosiones, expulsando cenizas a una

altura de varios kilómetros. En 1960 se estableció el Observatorio del Volcán

Sakurajima para controlar las erupciones.

La monitorización de la actividad del volcán y los pronósticos de grandes

erupciones tienen una especial importancia porque a causa de su posición al estar

cerca de un una zona muy densamente poblada (los 600 000 habitantes de

Kagoshima se encuentran a sólo unos cuantos kilómetros del volcán) hay que

prevenir a los habitantes en caso de evacuación. La ciudad dispone de vías de

evacuación en caso de ser necesarias y también de varios refugios en caso de caída

de material. El 10 de marzo de 2009 el volcán entró en erupción expulsando por su

cráter lenguas de lava y cenizas, sin causar daños personales. En 2010 batió su

récord de explosiones anuales (superó las 548 del año 2009), algunas de ellas a

casi 5 kilómetros de altitud.

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Estudios petrográficos y geoquímicos de las rocas y

materiales del Sakurajima. Un estudio hecho sobre la matriz rocosa, los elementos traza y las

composiciones isotópicas de Sr-Nd-Pb de las andesitas y las dacitas de las lavas

cuaternarias del volcán Sakurajima, nos indican algunos rasgos importantes de la

génesis y geoquímica de este volcán.

Primero existe una geoquímica e isotopos similares, estas investigaciones se

hicieron sobre las rocas basálticas pre-caldera y las que corresponden al sistema

cercano al volcán Sakurajima. Además en este estudio se analizaron lavas del

Sakurajima y se clasificaron como andesitas porfídicas y dacitas las cuales

contienen conjuntos minerales de ortopiroxeno, clinopiroxeno y plagioclasas, con o

sin olivino, en una masa basal exhibiendo textura ya sea hialofitica o textura

hialopilitica. Los elementos traza característicos en estas muestras son similares a

todos los típicos en los magmas de arcos de islas, mostrando una clara evidencia

de agotamiento Nb junto con enriquecimientos en Rb, K, y Pb, lo que sugiere la

adición de fluidos acuosos a la cuña del manto durante la generación de la masa

fundida. Al graficar las composiciones isotópicas del Sr, Nd y Pb quedan cerca de

una curva de mezcla entre los de MORB tipo manto y sedimentos de la placa marina

de filipinas, pero desplazado un poco hacia composiciones radio genéticas.

Según estos estudios podemos corroborar lo que se indicó más arriba, el

volcán Sakurajima está inmerso en un sistema de tipo arco volcánico, el cual

proviene del choque de placas tectónicas, la placa filipina y la palca euroasiática,

son las que alimentan este arco volcánico. Lo que además de un fuerte vulcanismo

crea una sismicidad activa.

Este arco de islas también ha sido estudiado, y según los resultados de

estaos estudios, el vulcanismo presente se puede separar, siguiendo la posición en

la que le volcán se encuentre con respecto al arco volcánico y la fosa (figura 5)

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Figura 5: separación del arco volcánico, según domino tectónico y volcánico.

Este esquema nos separa el dominio tectónico y volcánico del arco volcánico

de Ryukyu, Se puede ver claramente que el vulcanismo del Sakurajima es del

dominio de ante arco.

Petrología derivada de arco volcánico. En la zona de subducción, la pérdida de agua de la placa subducida induce

la fusión parcial del manto primordial y genera baja densidad magma calco-alcalino

que aumenta boyante de inmiscuirse y ser extruido a través de la litosfera de la

placa superior. Esta pérdida de agua se debe a la desestabilización de la clorita

mineral en aproximadamente 40-60 km de profundidad. Esta es la razón por la isla

volcanismo de arco a distancias consistentes de la losa subductada: debido a que

las condiciones de temperatura-presión para volcánica de flujo de fusión debido a

la desestabilización de clorita se producirán siempre a la misma profundidad, se

determina la distancia de la zanja a los volcanes de arco sólo por el ángulo de

inclinación de la placa en subducción.

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En el lado del frente del arco de islas hay una fosa oceánica profunda y

estrecha, que es la traza en la superficie de la Tierra de la frontera entre las placas

subducente y reemplazando. Esta zanja se crea por la atracción gravitatoria de la

placa de subducción relativamente densa tirando del borde delantero de la placa

hacia abajo. Varios terremotos ocurren a lo largo de esta frontera de subducción

con los hipocentros sísmicos ubicados en el aumento de profundidad bajo el arco

de islas: estos temblores definen las zonas Wadati-Benioff.

De hecho en un estudio se presentan los datos sobre las plagioclasas

presentes en los flujos de este volcán a través del tiempo, y este estudio reafirma

primero que nada que el magma que alimenta este volcán es de tipo calco alcalino,

el presente en los arcos de islas, y además se denota que cambian en composición

de dacítico a andesítica a un ritmo creciente con el tiempo, y muestran una

correlación lineal recta en su composición química. Fenocristales de plagioclasa

muestran una distribución bimodal de composición con picos a aproximadamente

AN58 y AN85, independientemente de la variación en la composición de la roca a

granel. La intensidad de AN85 pico aumenta, mientras que la del pico de AN58

disminuye en la etapa de erupción. Fenocristales ortopiroxeno también muestran

una distribución de composición bimodal. Contenido de K2O de las lavas cae

progresivamente a casi la misma velocidad con cada erupción gigantesca. Estos

aspectos químicos y petrológicos con otras líneas de evidencia apoyan la mezcla

binaria de magmas dacíticos y basálticas, y un aumento progresivo de la proporción

de magma basáltico en los magmas mixtos. La mezcla ha procedido

progresivamente durante 475 años por lo menos. El modelo de cámara de magma

se propone para este volcán consiste en cámaras superior e inferior y un conjunto

de un gran cilindro y un tapón móvil entre las cámaras. Tanto el cilindro y el tapón

tienen la misma forma de cono truncado.

Otros autores, no hablan directamente de la morfología de la cámara

magmática, pero si apoyan la tesis de una cámara bimodal entre magmas daciticos

y basalticos que al momento de las erupciones se combinan sin presentar una

diferenciación. Los autores que más difieren de esta premisa indican que debería

tener un sistema de 2 cámaras magmáticas que se considerarían inmiscibles en su

estado normal, una cámara superior dacitica y por densidad una inferior de

composición basáltica. Como se indica inmiscibles en su estado normal y en

equilibrio en la cámara, pero que se pueden combinar cuando hay erupciones, esto

explicaría las diferencias composicionales en la An, y también el hecho de que

podamos encontrar depósitos de andesitas y dacitas en los sectores aledaños.

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Estudios de los gases emitidos por el Sakurajima

El Sakurajima es uno de los volcanes más activos del mundo, presentando

más de 8000 erupciones vulcanianas en los últimos 50 años. Tiene 2 formas de

actividad, las erupciones explosivas de tipo vulcaniana, que son intermitentes, y

grandes emisiones de baja energía de gas y ceniza.

El Sakurajima es uno de los mayores emisores de dióxido de azufre,

contribuyendo significativamente al presupuesto local de este gas. Las emisiones

antropogénicas van alrededor de 0.6 Tg/a, mientras que las emisiones del

Sakurajima supera por más de tres veces las emisiones humanas, llegando estas

alrededor de 2.0 Tg/a. Además de esto esté volcán emite algunos óxidos de

halógenos como lo son el óxido de cloro y el óxido de bromo, donde el cloro y el

bromo son catalizadores en romper ozono y transformarlo en oxigeno molecular.

Los gases antes nombrados son los más estudiados, no los únicos que este

volcán emite, se les da una particular atención a estos, ya que, podrían llegar a ser

nocivos para la vida humana y para el ecosistema de la troposfera, como acelerar

el proceso de descomposición de la capa de ozono.

De hecho la emisión de gases y ceniza volcánica afecta fuertemente las

ciudades cercanas como la de Kagoshima, la cual por ejemplo el 18 de agosto del

año 2013, erupción de cenizas y gases cubrió la ciudad de Kagoshima, y mantuvo

a las autoridades con planes de limpieza arduos para quitar la capa de ceniza

depositada por toda la ciudad. (Revisar el enlace:

http://www.youtube.com/watch?v=2LNu50o4Lo0).

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Conclusión El volcán Sakurajima, es parte de un sistema de arco magmático, el cual es

producido por la subducción de la placa de Filipinas bajo la placa Euroasiática. El

arco de islas llamado Ryukyu, tiene en la parte norte el sector volcánico en el que

se encuentra el Sakurajima.

Este volcán a través de su tiempo de actividad ha tenido variadas erupciones,

unas más importantes que otras, se destaca la de 1914, la cual unió a la isla en la

que se emplaza con la isla Kyushu, convirtiendo su geomorfología a una península.

Los registro de estudios geoquímicos, tanto petroquímicos como de gases

expulsados, nos entregan información importante de la forma de la cámara

magmática, o los tipos de magmas involucrados, siendo así más fácil poder estimar

el comportamiento del volcán.

Por ejemplo la composición bimodal de la cámara, dejada en evidencia por

los estudios de la An presente en sus lavas, y los elementos traza en las rocas

resultantes de las coladas y erupciones, nos indican la capacidad de perder la

inmisibilidad de los magmas involucrados, a la hora de inyectarles una fuerte

cantidad de energía, como lo que sucede en la erupción del volcán. Además de

poder inferir a través de la actividad de este, la forma en la que se pueda comportar

en un futuro, si se mantiene correctamente monitoreado, de esta manera

minimizando el riesgo geológico que Sakurajima presenta para la muy densa

población que vive en sus cercanías.

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Anexo imágenes En este apartado se incluyen imágenes de erupciones de este volcán con sus

correspondientes fechas, la mayoría son erupciones del tipo vulcaniana.

Columna de ceniza (izquierda) con fecha 26/12/2009 y Erupciones piroclasticas

(derecha) fecha 27/12/2009

(izquierda) Primera erupción vulcaniana con fecha 01/01/2010, (derecha)

Descargas de energía estatica de la erupción del 02/01/2010.

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Bibliografía. www.wikipedia.com

www.ucl.ac.uk

www.volcanocafe.wordpress.com

www.ajw.asahi.com

www.volcanodiscovery.com

www.photovolcanica.com

www.numo.or.jp

www.jstage.jst.go.jp

www.centrodeartigo.com

www.eurekamag.com

www.adsabs.harvard.edu

www.researchgate.net