Locos por la Geología

International Conference on Geosciences and Petroleum Engineering (ICGPE) September 23, 2023 – Vancouver, Canada

Website URL 
Program URL 
Contact URL 
Location: Vancouver, Canada
Date: September 23-24, 2023
Organization: World Academy of Science, Engineering and Technology
Conference Tags: petroleum engineering petroleum geoscience geosciences

Como ya estamos avanzando en la Tectónica Global, debo detenerme un momento para aclarar algunos conceptos que nos serán necesarios para comprender todo el tema de manera más completa.

Por eso hoy hablaremos de dos procesos opuestos y complementarios: la diferenciación magmática y la asimilación. Como el tema es extenso, dividiré el post en dos partes. Hoy veremos los siguientes puntos:

¿Qué se entiende por diferenciación magmática?

Ya hemos visto con anterioridad el tema de la Serie de reacción de Bowen, que indica que hay una secuencia natural de solidificación para los materiales que originalmente se encuentran fundidos en un magma, y que formarán minerales según un orden bien establecido en función de sus puntos de fusión decrecientes. Una vez formados, siguen reaccionando con la mezcla, para crear nuevos minerales estables en el nuevo entorno de presión y temperatura.

Uno podría esperar que dado el tiempo suficiente, todos los elementos presentes en el magma terminarían conformando rocas de composición semejante.

Sin embargo, desde el mismo magma pueden, en sucesivas erupciones aparecer rocas volcánicas muy diferentes, y aun los intrusivos originados pueden presentar litologías diferentes.

Se habrán dado cuenta entonces de que ése es precisamente el proceso de diferenciación magmática. Y de él vamos a ocuparnos ahora. Para decirlo brevemente, es el proceso por el cual, desde un mismo magma se generan roca diferentes en su composición.

¿Cómo es que cambian las características de la mezcla fundida?

Los primeros minerales en cristalizar, como ya expliqué en el post en que presenté la serie de reacción, son los de alto punto de fusión, que dan origen a rocas denominadas máficas, pues tienen gran abundancia de Mg y Fe. Los últimos, de bajo punto de fusión, originan rocas félsicas en las que dominan los feldespatos y la sílice.

Pero, en lugar de terminar siendo todas las rocas de este último tipo, las máficas son bastante abundantes. ¿Por qué no llegan a reaccionar hasta ser félsicas? La primera explicación fue que los primeros compuestos dejan de reaccionar con la mezcla residual porque se separan de ella, y la primera causa esgrimida para esa separación fue la denominada sedimentación cristalina, que es muy lógica ya que los primeros minerales de la serie son más densos que el magma y tienden a hundirse en la cámara, donde permanecen en estado sólido.

Sin embargo, muchas rocas máficas llegan a la superficie, lo que puede ocurrir porque se van solidificando en el camino de ascenso a favor de las fracturas de las rocas circundantes, y en algún momento alcanzan la superficie o son descubiertas posteriormente por ascenso tectónico y consecuente erosión.

Estos procesos pueden ocurrir en cualquier etapa de la evolución del magma, con lo cual se produce la diferenciación magmática que genera primero magmas químicamente distintos, y desde ellos una gran variedad de rocas ígneas, tal como se ilustra en la figura que encabeza el post. En ella se observa en el esquema A, un cuerpo magmático con actividad ígnea asociada que genera rocas con una composición similar a la del magma inicial. En B, después de un tiempo, la cristalización y la sedimentación acompañante modifican tanto la composición del magma restante, como la de las rocas resultantes, proceso que se acentúa en C.

¿Hay objeciones y nuevas aproximaciones a esta explicación?

Dos fueron las principales objeciones al modelo inicial de diferenciación magmática basado en sólo los dos mecanismos mencionados hasta aquí, es decir la sedimentación cristalina y la separación por ascenso a lo largo de fracturas.

Esas objeciones fueron, en primer lugar, que el descenso de los cristales ya sólidos en el seno de un magma viscoso, hasta alcanzar el fondo de la cámara sería tan lento que se requerirían muchos millones de años para formar una roca máfica de cierto tamaño. Es por eso que se investigaron otros mecanismos que pudieran segregar los primeros minerales de la serie ya cristalizados, impidiendo que se transformaran en los que les siguen en la secuencia.

Esos mecanismos, además de los mencionados, fueron:

• En una misma cámara magmática la velocidad del enfriamiento no es homogéneo, ya que depende de determinadas condiciones que ya les he relatado en otro post. Eso implica que en determinadas partes de la cámara pueden permanecer fundidos materiales que ya han solidificado en otras.
• También lo inverso es cierto. Grandes masas de rocas pueden fundirse sólo parcialmente en determinadas etapas de su evolución, con lo cual son posibles diferentes composiciones originales como punto de partida del proceso general, y por ende las rocas resultantes también pueden variar en el tiempo. Las razones por las cuales los materiales se funden también fueron explicadas en otro post, y es obvio que en un gran volumen, los puntos críticos de fusión pueden no alcanzarse en el mismo momento geológico.
• Algunos magmas resultan inmiscibles químicamente, y al no mezclarse, cada uno de ellos sigue su propio camino de generación de rocas, con puntos de partida diferentes.
• Algunos magmas que sí se mezclan entre sí, al hacerlo en diferentes momentos pueden complicar todo el curso de la serie de reacción.

La gran conclusión es casi obvia, cada cámara magmática constituye un sistema complejo, con lo cual un modelo lineal no puede explicarlo todo.

La segunda objeción es con relación al origen de los granitos, ya que en el modelo inicial, cabría esperar que bajo un cuerpo granítico extenso, existiera el cuerpo máfico resultante de la sedimentación cristalina de la que hablamos al comienzo. Esto no pudo probarse, salvo en casos muy puntuales.

De allí que se recurriera a otras explicaciones para justificar la existencia de los enormes volúmenes de granito sin relación comprobable con mafitos subyacentes. Esas explicaciones fueron:

• Siendo las áreas subductivas las más proclives a fundir rocas, no debe perderse de vista que en ellas hay un descenso de materiales litosféricos que incluyen sedimentos, metamorfitas y eventualmente también vulcanitas preexistentes, cuya fusión genera nuevamente sistemas muy complejos.
• En el ascenso de materiales magmáticos, habrá siempre un cierto grado de contaminación con los materiales con los que se encuentra en su camino a la superficie, lo cual nos lleva a las preguntas que responderé la semana próxima y que son las siguientes:

¿Alcanza la diferenciación magmática para explicar la gran variabilidad de rocas ígneas que existe?

¿Qué proceso complementa a la diferenciación?

¿Qué es un xenolito?

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de:

Tarbuck, E. J. y Lutgens, F. K. (1999). «Ciencias de la Tierra». Prentice Hall, Madrid. 616 Pág.

El chistecito que les presento es una ligera modificación de algo que escuché de un humorista cordobés hace bastante tiempo.

«Hay personas que nunca podrán perecer en un terremoto, porque no los traga ni la tierra»

En su momento me causó mucha gracia, ¿y a ustedes?

Por hoy los dejo sonriendo y los espero el lunes con algo más científico. Graciela.

• Website URL
• Program URL
• Contact URL
• Location: Zurich, Switzerland
• Date: September 16-17, 2023
• Organization: World Academy of Science, Engineering and Technology
• Conference Tags: geoscience geosciences

Hoy quiero conmemorar un evento acontecido el 11 de Septiembre de 1881, en Elm Suiza.

Como ya les adelanté en el título, se lo conoció como Der Grosse Schlag o Chiagg, en este último caso usando el dialecto de la zona.

La expresión alemana «Der Grosse Schlag» puede traducirse como el gran golpe, el gran latigazo, el gran cachetazo, y estructuras similares que siempre indican una agresión repentina con consecuencias muy negativas. Y ése fue el caso.

Una descripción de gran belleza literaria ya fue subida en este blog tanto en su versión original en alemán, como en una traducción que yo misma hice para ustedes.

¿Dónde queda Elm?

Elm es una localidad suiza, cuyo nombre en romanche es Dialma (romanche es el idioma reconocido como oficial en algunos cantones suizos), y formó parte del Cantón de Glaris, el cual fue dividido en 2011 en sectores, con lo cual es hoy parte integrante de Glaris Sur.

Limita por el norte con la comuna de Matt, por el este con Mels y Pfäfers; mientras que en el sur es lindante con Andiast, Flims, Laax, Siat, Pigniu y Ruschein. Son sus límites occidentales, a su vez, Linthal, Betschwanden, Luchsingen y Schwanden.

Las Coordenadas geográficas son 46.9074 ° de Latitud Norte y 9.15759° de Longitud Este, equivalentes en la anterior
nomenclatura a 46° 54′ 27″ Lat. Norte y 9° 9′ 27″ Long. Este. Su altitud media es de 1.085 msnm, aunque en la región hay numerosos tresmiles (montes que superan los tres mil metros). Su superficie comprende aproximadamente 9.075 hectáreas, correspondientes a unos exiguos 90,75 km². Según la Clasificación climática de Köppen es ET, es decir un clima polar (E), de tundra (T).

¿Cuál es su contexto geológico?

Las característica geológicas de Suiza son esencialmente el resultado de una antigua colisión entre las placas de África y  la Eurasiática, que generó el relieve alpino y dio forma a toda la región. La propia, Suiza presenta al menos cinco zonas con caracteres diferentes:

• Los propios Alpes, con composición esencialmente granítica.
• El macizo del Jura, geológicamente más joven y con estructuras plegadas.
• La meseta suiza, con abundantes ondulaciones, ubicada entre las dos zonas anteriormente mencionadas.
• Los valles del Po y del Mendrisiotto.
• Una fosa tectónica en la cuenca alta del Rin, que en parte queda ya por fuera de los límites geográficos de Suiza.

La mayor parte de esas regiones son inicialmente resultantes de procesos endógenos, pero todas resultaron luego modeladas por los agentes exógenos, fundamentalmente el hielo que avanzó en diversos episodios de glaciación sobre todo el territorio de Suiza.

Elm y todo el cantón de Glaris Sur están emplazados en los Alpes del noroeste, más específicamente en lo que se denomina Alpes de Glaris, o en alemán, Glarner Alpen.

¿Qué clase de fenómeno tuvo lugar en Elm?

Hoy voy a limitarme a señalar muy someramente cómo se interpretó en su momento el acontecimiento, ya que todavía no hemos analizado en detalle los diversos procesos de remoción en masa, cosa que haremos más adelante en el blog.

Queda con lo dicho bien claro que se trató de un fenómeno de remoción en masa, ¿pero de qué clase?

Lo que algunos autores definieron como deslizamiento, otros prefirieron considerar como un verdadero flujo. En la zona llegaron a adquirir un nombre propio, que luego se generalizó en el mundo, tomando el vocablo alemán.

Se trata de lo que se designa como Sturzstrom, que puede iniciarse como corrimiento o desprendimiento del tipo de un deslizamiento, que se desplaza en sentido horizontal una distancia que puede ser hasta 20 o 30 veces mayor que la distancia de desplazamiento vertical. En su desarrollo distal los Sturzstroms se vuelven similares a flujos de lodos o de lavas. con lo cual pasan sobre el terreno fácilmente, exceden los límites laterales del cuerpo inicialmente en movimiento (como veremos más abajo) y su velocidad se incrementa con el volumen.

¿Cómo fueron los hechos?

El evento fue disparado por la tareas en una cantera casi al pie de la montaña afectada, y pese a que dio numerosas señales ya desde 1876, ellas fueron desatendidas, con el terrible resultado que ya se conoce. La primera señal fue la formación de una grieta de hasta 1,5 m de ancho, con forma de arco (prefigurando la que años más tarde sería la cicatriz de despegue), unos 360 m por encima de las obras de la cantera.

En mayo de 1881, la fisura había crecido hasta llegar a interrumpir una corriente superficial, que reaparecía como un manantial a unos 40 m de distancia del curso original.

En agosto la grieta ya tenía 30 m de ancho, pero sólo fue el 8 de Septiembre que se decidió suspender las tareas en la cantera, al observar algunas caídas de rocas, ruidos sensibles y algún deslizamiento en la montaña. Por entonces, la cantera misma tenía la forma en V de una cuña de 180 m de longitud, en el extremo, y que se internaba hasta 60 m en el pie de la montaña. Pese a que la necesidad de suspender las tareas podría haber servido por sí misma como una alerta temprana, en lugar de emitirla hacia los habitantes próximos, los canteros se limitaron a advertir a la autoridad del cantón, que a su vez envió un guardabosque como «experto» para evaluar la situación.

Dicho experto llegó el 10 de Septiembre, echó una mirada y aseguró que no habría peligro si se limitaban a retirar el peso muerto de los árboles caídos durante los deslizamientos precursores.

Al día siguiente fue el desastre.

A las 5 y 15 y a las 5 y 32 del día 11 de Septiembre de 1881, ocurrieron sendos deslizamientos de bloques en ambos extremos de la cantera, cuyo disparador fueron probablemente las lluvias intensas de la noche anterior. Luego se desplomó la masa mayor y por fin, cuatro minutos más tarde, un rápido flujo denso que excedió lateralmente el valle y hasta ascendió por sus paredes y causó la verdadera catástrofe en la que se perdieron 115 vidas humanas y se produjo la destrucción de la aldea de Untertal y parte de la comunidad de Elm.

Es notable la diferencia entre las reacciones de los humanos, que trataron de alcanzar las partes altas en el camino del flujo, y fueron sepultados por él, y la sabiduría instintiva de los animales como ganado y perros, que huyeron fuera del valle alejándose lateralmente, en lugar de subir, y no sucumbieron en el drama.

Una vez acontecido el desastre, las autoridades enviaron finalmente un joven geólogo de 32 años que se ocupó de estudiar seriamente el lugar: Heim, de quien les cuento algo en la siguiente pregunta.

¿Por qué es tan paradigmático este evento?

Porque el progresivo desarrollo de los cambios precursores fue registrado en las crónicas de la época, y porque el evento mismo fue minuciosamente relatado por numerosos testigos.

Por otra parte, la explicación teórica que en su momento presentaron Buss y Heim en el trabajo Der Bergsturz von Elm (1881) (El desplazamiento de la montaña de Elm) Fue muy discutido y controversial. No obstante, más de un siglo después quedó claro que se trataba de un fenómeno más parecido a lo que ellos describían que a un simple deslizamiento de una masa relativamente rígida como otros pregonaban.

Heim presentó en ese trabajo y en discusiones posteriores una tesis según la cual este complejo Sturzstrom- como terminó designándose- constaba de al menos tres elementos constitutivos. De hecho, lo definió en 1882 como «un drama en tres actos»:

• La caída inicial (Bergfall). Referida al despegue del material y su desplazamiento hacia el valle.
• El salto en el aire (Luftsprung). Con materiales que se desprendieron durante la caída y siguieron sus propias trayectorias, por eso lo de salto.
• La oleada o embate final (surge) que permitió a algunos materiales desbordar lateralmente los límites del propio valle, ascendiendo inclusive algunos trechos contra la pendiente de resultas del propio empuje de los sólidos en movimiento, y a favor de la presencia también de nieve en la masa móvil.

Ahora pueden repasar el concepto de Sturzstrom que presenté más arriba, y entender mejor su dinámica.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post, y parte de la información fueron tomadas de:

Rockslides and Avalanches 1, Natural Phenomena. Developments in Geotechnical Engineering Vol 14 A. Barry Voight (Editor)