Clasificación de los depósitos piroclásticos

Las rocas piroclásticas son aquellas que, como su nombre indica, están constituidas por piroclastos. Fisher define los piroclastos como fragmentos que entraron al medio de transporte y al sitio de deposición a través de las chimeneas volcánicas durante los procesos alimentados por la erupción volcánica; por ejemplo, fragmentos que se originan a partir de erupciones volcánicas o como una consecuencia directa de una erupción (Fisher y Schmincke 1984).

Actualmente, hay 4 grandes líneas para clasificar genéticamente a las rocas volcánicas fragmentarias. Uno de los sistemas terminológicos más antiguos y que sigue siendo ampliamente utilizado fue introducido en los comienzos de los años 60 (Fisher 1961, 1966, Fisher y Schmincke 1984, 1994). Esta es la terminología usada en el libro titulado “Pyroclastic Rocks” (Fisher y Schmincke 1984). A finales de los 80, otro trabajo importante recopila nuevos datos vulcanológicos y extiende el uso de varios términos aplicando métodos de clasificación basados en esquemas de análisis de facies utilizados en un ambiente sedimentario normal (Cas y Wright 1987). Este trabajo se resume en el libro titulado “Volcanic Successions” (Cas y Wright 1987). A comienzo de los noventa, urge la necesidad de generar una clasificación genética de las rocas volcánicas fragmentarias, basadas en los procesos de transporte y deposición que forman los fragmentos volcánicos (McPhie et al. 1993). Este trabajo culmina en un libro con título “Volcanic Textures” (McPhie et al. 1993). Recientemente se ha sugerido un nuevo sistema de terminología, el cual combina elementos de los sistemas de clasificación previos en un sistema terminológico simple y fácil de usar (White y Houghton 2006).

Existen dos tipos de definiciones para las rocas volcanoclásticas, que resultan directamente de una erupción volcánica como depósitos volcanoclásticos, ambas están basadas predominantemente en el tamaño de partículas de los rocas/depósitos. Una utiliza términos inicialmente reservados para las rocas piroclásticas (Fisher y Schmincke 1984), la otra aplica, a todas las rocas volcanoclásticas, una terminología sedimentológica clástica (Cas y Wright 1987, McPhie et al. 1993).

Antes de explicar los sistemas terminológicos nombrados anteriormente, se va a describir una clasificación textural básica de las rocas volcánicas fragmentarias. Esta clasificación textural, junto a la distribución del tamaño de grano de las rocas/depósitos volcánicos, son el principal parámetro de clasificación usado en la clasificación de dichas rocas.

Componentes generales de las rocas volcanoclásticas:

Una roca fragmentaria es una mezcla de clastos de diferentes orígenes que se depositaron juntos formando un depósito, y que después de la diagénesis dan lugar a una roca (Fig.2.31 y Fig.2.32). Estos fragmentos pueden estar en varias proporciones

2.38

dentro de una misma roca/depósito volcánico fragmentario. Su proporción, composición y patrones de distribución darán lugar a una textura específica, la cual es característica de la fragmentación, transporte, deposición e historia de alteración de las rocas volcánicas fragmentarias. La mayoría de los tipos de fragmentos en estas rocas son fragmentos juveniles, fragmentos líticos accidentales y fragmentos líticos accesorios (Fisher y Schmincke 1984, Cas y Wright 1987, McPhie et al. 1993).

Fig.2.31: Aplicación de la terminología de Fisher y Schmincke (1984) para las rocas piroclásticas del Mio/Plioceno Bakony-Balaton Highland Volcanic Field maar.

Fig.2.32: Aplicación de la terminología de Cas y Wright (1987) para las rocas piroclásticas del Mio/Plioceno Bakony-Balaton Highland Volcanic Field maar (mismo ejemplo que la Fig. 31).

2.39

Fragmentos juveniles:

Los fragmentos juveniles se derivan directamente del magma en erupción, y consisten en partículas densas o infladas del fundido enfriado, o cristales que estaban en el magma antes de la erupción (Fisher y Schmincke 1984). Estos fragmentos comúnmente se distinguen de acuerdo a su apariencia. Tal distinción en el volcanismo máfico separa los fragmentos juveniles en taquilita, sideromelana y cristales (Fisher y Schmincke 1984). Taquilita es un vidrio volcánico de color oscuro, cargado de minerales opacos. Generalmente, la presencia de taquita indica enfriamiento lento del fundido después de la fragmentación (por ejemplo, sistema de transporte aéreo) (Fisher y Schmincke 1984). La Sideromelana es un fundido máfico enfriado, y por lo tanto vítreo, transparente (Fisher y Schmincke 1984). Su presencia indica un enfriamiento rápido. Dependiendo del tiempo de vesiculación del magma, el fragmento de vidrio de sideromelana puede estar libre de vesículas, o lleno de vesículas de diferentes formas y tamaños. El enfriamiento repentino puede, también, estar reflejado en el colapso de las vesículas (Taddeucci et al. 2004). Dado su baja viscosidad, las burbujas en un fundido basáltico colapsan poco después de la fragmentación, y la presencia de vesículas bien desarrolladas y redondas con delgadas septas en la sideromelana se puede explicar fácilmente si la expansión de las burbujas y la coalescencia estaba todavía en proceso cuando los clasto se templaron (Taddeucci et al. 2004).

A la inversa, la falta de vesículas bien desarrolladas en la taquilita sugiere que las burbujas de gas habían escapado ya del fundido o colapsado cuando las partículas se templaron (Taddeucci et al. 2004).

Fragmentos líticos accesorios y accidentales:

Los fragmentos (líticos) accidentales definidos por Fisher y Schmincke (1984) son aquellos que se derivan del basamento sub-volcánico y por lo tanto puede tener cualquier composición (Fig.2.31). En el mismo esquema de clasificación los fragmentos líticos accesorios son rocas volcánicas co-magmáticas fragmentadas de erupciones previas del mismo volcán.

Características de estratificación:

La característica más importante en relación a la estratificación es el espesor de los estratos. Para los materiales piroclásticos se utiliza la misma clasificación que se usa en las rocas sedimentarias (Ingram 1954) (Fig.2.33). Depósitos finamente laminados a finamente estratificados están comúnmente asociados a las sucesiones distales de Tefra o a los depósitos formados por corrientes densas de piroclastos. Importantes categorías de clasificación utilizadas en sedimentología volcaniclástica se refieren a la textura interna de los estratos como masiva (por ejemplo, no presenta laminación interna, u otros rasgos característicos como granoselección, estructura lenticular, etc.)

2.40

o estratos débil a moderadamente definidos. Estas características texturales contienen información importante sobre los agentes de transporte, tales como los aspectos físicos del flujo incluyendo la reología y la concentración de partículas. La continuidad de los estratos también es un parámetro importante de clasificación en los sedimentos volcanoclásticos, los cuales pueden ser paralelamente estratificados, fuertemente ondulados, o estratificación de dunas. Estos tipos de estratificación también son indicativos de las propiedades físicas de los agentes deposicionales. Los patrones de distribución vertical de las partículas, expresados como granoselección en el depósito, puede ser muy complejo (Fig.2.34). Las más comunes son: la granoselección normal (Fig.2.35, Caso A), la inversa a normal (Fig.2.35, Caso C) y la inversa “pura” (Fig.2.35, Caso B).

Fig.2.33: Categorías de los espesores de estratos, usados en sedimentología según Ingram (1954) (según Fisher y Schmincke 1984: p.108, Tabla 5-5).

Fig.2.34: Granoselección normal en estratos de lapillis pumíceos de la zona volcánica de Taupo, Nueva Zelanda.

2.41

Por otro lado, la estratificación cruzada es especialmente importante en la interpretación de las propiedades físicas de los depósitos de corrientes densas piroclásticas, y sus tipos pueden estar asociados con los regímenes de flujo de corriente (Fig.2.36). La estratificación cruzada es una característica importante en muchos tipos de corrientes densas de piroclastos (por ejemplo, no es importante en los depósitos de flujos de cenizas y bloques pero si es muy importante en los depósitos de oleadas piroclásticas).

La selección es una descripción de los patrones de distribución de tamaños de partículas de las rocas/depósitos, desde la distribución unimodal hasta las más complejas con diferentes clases de tamaños de granos. Un depósito/roca está bien seleccionado cuando tiene una población de clastos bien definida que constituye el volumen principal del depósito/roca. Depósitos/rocas pobremente seleccionadas son aquellos que están constituidos por un amplio rango de tamaño de clastos.

Fig.2.36: Tipos de bedform de oleadas piroclásticas y estratificación cruzada interna (en Allen 1982, en Cas y Wright 1987: p.215, fig. 7.42) como una función de la tasa de sedimentación y temperatura de oleada y contenido en humedad.

A continuación se repasan las diferentes clasificaciones existentes de las rocas volcanoclásticas.

2.42

2.5.4.1 Clasificación de las rocas volcaniclásticas en función del tamaño de grano. Fisher y Schmincke (1984):

Para los depósitos volcanoclásticos primarios, la terminología de Fisher y Schmincke (1984) usa como concepto clave el tamaño de grano, tal como toba de lapillis y cenizas. Los piroclastos en la terminología de Fisher y Schmincke (1984) están definidos como clastos formados en conexión con erupciones volcánicas, es decir, clastos expelidos a través de la chimenea volcánica, sin hacer referencia a la causa de la erupción o al origen de la fragmentación (Schmid 1981) (Fig.2.37). Fisher y Schmincke distinguen entre fragmentos hidroclásticos y fragmentos piroclásticos. Los fragmentos hidroclásticos son aquellos formados por la fragmentación debido a la interacción agua-magma. Los fragmentos volcánicos formados por la meteorización de rocas existentes son definidos como fragmentos epiclásticos, aunque Cas y Wright usan el término erosión en lugar de meteorización, para definir los epiclastos. Los fragmentos formados durante la fragmentación mecánica de rocas efusivas se denominan fragmentos autoclásticos. Los fragmentos aloclásticos son los que se forman por la ruptura de rocas volcánicas pre-existentes por procesos ígneos, con o sin la participación directa de magma. En esta clasificación también se incluye la diferencia entre las rocas piroclásticas y las epiclásticas (Fig.2.38) (Schmid 1981). Las rocas piroclásticas están definidas fundamentalmente por su tamaño de grano (Schmid 1981). También se desarrollan términos para los depósitos/rocas piroclásticos mezclados (Fig.2.39) y se usan varios nombre para distinguir entre formaciones sueltas (depósitos) y consolidadas (rocas) (Fig.2.40).

Fig.2.37: Clasificación granulométrica de los piroclastos y de los depósitos piroclásticos bien seleccionados y unimodal. (Schmid 1981) (De Fisher y Schmincke 1984: p.90, tabla 5-1).

2.43