Canarias: islas volcánicas intraplaca

– 11 – Canarias: islas volcánicas intraplaca J.C. Carracedo1, F.J. Pérez Torrado2 y E. Rodríguez Badiola3 1 Estación Volcanológica de Canarias, CSIC. 38206-La Laguna (Tenerife). [email protected] 2 Departamento de Física (Geología), Universidad de Las Palmas de Gran Canaria 35017-Las Palmas de Gran Canaria. [email protected] 3 Departamento de Geología, Museo Nacional de Ciencias Naturales, CSIC. 28006-Madrid. [email protected] ÍNDICE Introducción.......................................................................................... 12 Marco geográfico y climático ............................................................. 13 Marco geodinámico.............................................................................. 14 Etapas evolutivas ................................................................................. 17 Edad de las Islas Canarias .................................................................. 20 El relieve de las Islas Canarias ........................................................... 21 Geo-Guías, 4 – 12 – Introducción Las Islas Canarias constituyen uno de los archipiélagos de origen volcánico mejor estudiados del mundo, junto al de Hawaii. Las claves de este interés geológico son variadas, entre las que cabe destacar: La proximidad relativa a Europa y su condición, antaño, de etapa obligatoria en el viaje hacia el continente americano. Su dilatada historia volcánica que abarca decenas de millones de años, así como la existencia de al menos 14 erupciones históricas (los últimos 500 años) repartidas entre 3 islas (7 en La Palma, 5 en Tenerife y 2 en Lanzarote). La presencia de una amplia gama de materiales, formas y estructuras volcánicas, resultado de la actuación de diferentes mecanismos eruptivos. También, la gran variedad petrológica de sus rocas que abarcan todos los términos posibles de diferenciación dentro de la Serie Alcalina. Por todo ello no es de extrañar que ya desde el Siglo XVIII los más prestigiosos científicos de cada época hayan trabajado en estas islas, entre los que pueden destacarse las figuras de Charles Lyell, Leopold von Buch, Alexander von Humboldt, Hans M. Hausen, etc. El estudio científico moderno del volcanismo canario comenzó en la década de los 60 del pasado siglo por un grupo del Instituto Lucas Mallada (CSIC) dirigido por el profesor Fúster Casas. Se publican una serie de libros monográficos acompañados de mapas geológicos detallados de cuatro islas (Fúster et al., 1968a, b, c, d). El orden estimado para el estudio sistemático de las islas fue geográfico, comenzándose por las islas más orientales, Lanzarote y Fuerteventura, las más antiguas y cercanas al continente africano. Este hecho arrastró varias consecuencias, desde considerar a las Islas Canarias como “especiales”, alejándolas de una visión comparada con otras islas volcánicas intraplaca, hasta realizar divisiones estratigráficas basadas más en aspectos petrológicos (series basálticas) y morfológicos que en volcánicos. Recientemente han salido publicados dos trabajos sobre el volcanismo canario dentro de sendos libros sobre la geología de España (Carracedo et al., 2002; Ancochea et al., 2004), que sintetizan los datos y conocimientos que se poseen hasta ahora. – 13 – Marco geográfico y climático Las Islas Canarias se localizan en el sector NE del Atlántico Central, entre los 27º 37’ y 29º 25’ de latitud N (situación subtropical), y los 13º 20’ y 18º 10’ de longitud O. Canarias está a unos 1.000 km de la Península Ibérica, mientras que la distancia menor a la costa africana (entre Fuerteventura y Cabo Juby) es de unos 100 km (Fig. 1). El archipiélago está constituido por siete islas (Lanzarote, Fuerteventura, Gran Canaria, Tenerife, El Hierro, La Gomera y La Palma), cuatro islotes (Lobos al N de Fuerteventura, y La Graciosa, Montaña Clara y Alegranza al N de Lanzarote), numerosos roques (pequeños restos erosivos de diferentes naturalezas: Roque del Oeste o del Infierno y Roque del Este al N de Lanzarote, Roques de Anaga al N de Tenerife, Roques de Salmor al NO de El Hierro, etc.) y varios montes submarinos (Dacia y Concepción al N de Lanzarote, Las Hijas al SE de El Hierro, etc.). Su superficie total asciende a 7.447 km2 muy desigualmente repartida ya que sólo entre las islas de Tenerife, Fuerteventura y Gran Canaria acumulan más del 70% del total. Figura 1. Localización de las Islas Canarias – 14 – Según datos del censo de 2007, el número de habitantes en Canarias supera los 2 millones, lo que supone una densidad de población de unos 272 habitantes/km2, cifra que triplica la media del estado español y duplica la media de la Unión Europea. Pero al igual que ocurre con la superficie, la densidad de población está muy desigualmente repartida y los grandes núcleos urbanos se concentran en las zonas costeras de las dos islas capitalinas, Gran Canaria y Tenerife. En las Islas Canarias existe una extraordinaria y rica variedad climática consecuencia de la yuxtaposición de una serie de factores dinámicos y geográficos (Marzol, 2000). Los factores dinámicos son consecuencia de la situación de las islas en la transición entre el dominio templado, con una circulación del Oeste en las capas atmosféricas medias, y el dominio de las altas presiones subtropicales, con una circulación del Noreste en los niveles más próximos a la superficie. Entre los factores geográficos cabe citar la corriente oceánica de Canarias, la proximidad al continente africano, el carácter insular del territorio y el relieve, con su altitud y orientación. Así, por ejemplo, mientras las cumbres de las islas más altas poseen un clima de montaña con veranos cortos y fríos inviernos, las costas meridionales presentan un clima casi desértico. Mientras que las islas de Lanzarote y Fuerteventura presentan rasgos de aridez con una pluviometría inferior a los 200 mm anuales, en las zonas de medianías de las vertientes septentrionales del resto de las islas la pluviometría oscila entre los 800 y 1.000 mm anuales. Biogeográficamente, las Islas Canarias, junto con los archipiélagos de Cabo Verde, Salvajes, Madeira y Azores, forman parte de la región conocida como Macaronesia (del griego, “Islas Afortunadas”). Se caracterizan por tener un fuerte número de endemismos, una gran diversidad de hábitat ecológicos en espacios de reducidas dimensiones y, sobre todo, porque se trata de vestigios de una flora y fauna muy antiguas, originadas en el Terciario, especialmente la laurisilva. Marco geodinámico Las Islas Canarias se encuentran en el interior de la Placa Africana, más concretamente en su margen continental atlántico. Esta placa de lento movimiento (menos de 1 cm/año a la altura de Canarias) se desplaza en sentido antihorario hacia el NE para chocar con la Placa Euroasiática. A pesar de la cercanía al continente africano, tanto los datos geofísicos como los geoquímicos (xenolitos) apuntan hacia una corteza de tipo oceánica bajo ellas, si bien con un enorme espesor de sedimentos continentales (>10 km) en las proximidades de Fuerteventura y Lanzarote. La edad de esta corteza oceánica no se conoce con total precisión, ya que casi todo el archipiélago se localiza en una zona de calma magnética. La primera anomalía reconocible (M25, 155 Ma), situada al O de Teneri- – 15 – fe, permite aceptar a grandes rasgos una edad Jurásico inferior, es decir, construida en los primeros estadios de apertura del Atlántico Central (e.g., Schmincke et al. 1998; Steiner et al. 1998; Carracedo et al., 2002; Ancochea et al., 2004). Los datos batimétricos de los fondos oceánicos alrededor de las Canarias arrojan valores entre 3000-4000 m, siendo progresivamente más profundos hacia el O. Así pues, cada isla constituye la cima de gigantescos edificios volcánicos de más de 4-5 km de altura independientes entre sí, con la excepción de Fuerteventura y Lanzarote que se encuentran separadas por un estrecho de mar de menos de 40 metros de profundidad (Fig. 2). Figura 2. A) Simulación por ordenador de la zona de las islas Canarias a océano vacío vista de Este a Oeste. B) Idem. de Oeste a Este. C) Perfil del Archipiélago mostrando la edad, etapa de evolución y máximas alturas de las diferentes islas (modificado de Carracedo et al., 2002). Un aspecto largamente debatido es la existencia en Canarias de directrices tectónicas derivadas de la prolongación de la falla del Atlas o de las fallas que seccionan la dorsal atlántica (e.g., Araña y Ortiz, 1991; Anguita y Hernán, 1975, 2000). Sin embargo, no existen evidencias reales para ninguna de estas conexiones. Por un lado, mecánicamente es muy improbable que una fractura continental pueda prolongarse en una litosfera oceánica tan gruesa y rígida (fruto de su edad) como la que existe bajo Canarias (e.g., Vink et al., 1984; Ten Brink 1991). Por otro, en ninguno de los múltiples perfiles sísmicos realizados al E de Lanzarote y Fuerteventura (bautizado como el surco de Fúster Casas por los autores) se han observado signos de tectónica compresiva (Martínez del Olmo y Buitrago Borrás, 2002). Finalmente, el trazado curvo de muchas – 16 – alineaciones volcánicas en el Atlántico Central y Sur, como las de Canarias y Madeira, no guardan ninguna relación con los trazados de las fallas de desgarre que seccionan la dorsal atlántica (Fig. 3a). En definitiva, no existe explicación posible para que dos fracturas paralelas se formen en una misma región de la corteza oceánica y se propaguen con igual dirección y similar velocidad en los últimos 70 millones de años. Figura 3. A) Trazados curvos paralelos de las provincias volcánicas de Madeira y Canarias, sin relación alguna con fracturas tanto africanas como las que seccionan la dorsal atlántica (modificado de Hoernle y Carracedo, 2008). Imagen tomográfica de la anomalía térmica del manto (pluma mantélica o punto caliente) que origina las Islas Canarias y que llega a enraizarse hasta el contacto del manto inferior con el núcleo externo, a 2800 km de profundidad (modificado de Montelli et al., 2004). Sin embargo, estas alineaciones volcánicas pueden explicarse por la acción de un punto caliente o pluma del manto (Carracedo et al., 1998, 2002), del que recientemente se ha obtenido una “imagen” (Fig. 3b) mediante tomografía sísmica (Montelli et al., 2004). Las principales objeciones al modelo de punto caliente, aceptado de forma prácticamente general, se basan en la larga historia volcánica de las Canarias y la existencia de volcanismo reciente (histórico) en el extremo más antiguo del archipiélago (Lanzarote). Estas aparentes desviaciones del modelo general de punto caliente pueden explicarse teniendo en cuenta la baja velocidad de movimiento de la Placa Africana, el espesor y edad de la litosfera oceánica bajo Canarias, y el flujo de pequeños volúmenes de magma bajo la parte oriental del archipiélago (Fig. 4), impulsados por corrientes de convección inducidas por el efecto de borde del cratón africano próximo (King y Anderson, 1998; Hoernle y Carracedo, 2008). – 17 – Figura 4. Esquema del mecanismo de convección inducido por la cercanía al margen continental africano (frío) que explica la prolongada actividad volcánica en la fase de rejuvenecimiento de las islas más antiguas. Etapas evolutivas Partiendo de la idea de que las Islas Canarias representan islas volcánicas intraplaca, lo lógico es compararlas con otros archipiélagos generados en el mismo contexto geodinámico, entre los que destaca el hawaiano, en el Pacífico, profusamente estudiado (Carracedo y Tilling, 2003). Los aspectos más destacados que pueden citarse sobre el desarrollo de tales archipiélagos son: 1. Hay más de un millón de volcanes submarinos en la Tierra, de los cuales sólo unos pocos miles alcanzan suficiente desarrollo para formar islas. Es la lucha dinámica entre los ritmos de construcción (magmatismo) y destrucción (deslizamientos gigantes “instantáneos” y procesos erosivos continuos), junto con un ambiente geodinámico adecuado, los que condicionarán el éxito o fracaso en la formación de estas islas volcánicas. 2. El concepto de “Vulnerabilidad de Placa”, que relaciona la velocidad de la placa y el espesor de la litosfera, explica satisfactoriamente dónde un punto caliente puede llegar a perforar la litosfera oceánica para originar islas volcánicas. Similar vulnerabilidad se obtiene para una litosfera joven y delgada, con movimiento rápido (caso de Hawai), que para una litosfera vieja y gruesa en lento movimiento (caso de Canarias). 3. El desarrollo de los edificios volcánicos se hace tanto por apilamiento efusivo como por intrusiones, repartidos casi al 50%. En el apilamiento efusivo se distinguen dos etapas, según la actividad volcánica tenga lugar bajo o sobre el agua. 4. El crecimiento submarino supone mas del 80% en volumen del total de las islas y necesita de tasas eruptivas muy altas. Se divide en profundo (>500 m bajo el nivel del mar) y somero, caracterizados por diferentes asociaciones de facies volcanoclásticas. Mientras que en el submarino profundo la actividad volcánica es de baja explosividad, lo que se traduce en un predominio de lavas almohadilladas (pillow-lavas), – 18 – en el somero tiene lugar una interacción eficaz agua-magma que conduce a erupciones muy explosivas y producción de depósitos piroclásticos. 5. El crecimiento subaéreo, por su parte, se divide en tres principales fases: escudo, reposo volcánico y rejuvenecimiento. a. La fase en escudo (shield stage en la terminología anglosajona) es la volumétricamente más importante, al final de la cual casi toda la superficie insular ha sido ya construida. Caracterizada por un crecimiento muy rápido, continuación del submarino, erupciones de baja explosividad, formación de complejos edificios poligénicos en escudo, rifts con diferentes geometrías (la más común en triple brazo a modo de estrella Mercedes) y deslizamientos gigantes de los flancos. b. La fase de inactividad volcánica (erosive stage) ocurre cuando la isla se aleja de la vertical de la pluma del manto, desconectándose de su zona principal, a la vez que penetra en un área de esfuerzos compresivos, creados por los reajustes isostáticos que el crecimiento de otra isla más joven genera. Durante esta fase los agentes geológicos externos son los únicos encargados del modelado del relieve, generando típicos paisajes erosivos con profundos barrancos, plataformas de abrasión, etc. c. Fase de rejuvenecimiento (post-erosive stage). Ocurre cuando la isla penetra en campos de esfuerzos distensivos y aún presenta conexión con los márgenes de la pluma. Las nuevas erupciones volcánicas, volumétricamente menos importantes y muy dispersas tanto espacial como temporalmente, se limitarán a cubrir parcialmente los relieves erosivos previos. El quimismo de los magmas en esta fase es casi siempre fuertemente alcalino, al contrario de la fase en escudo donde puede variar de toleítico a alcalino. 6. Mientras la isla se encuentra en la proximidad del punto caliente, su crecimiento volcánico y el empuje térmico que la anomalía mantélica provoca en la litosfera sobre la que se sustenta, abombándola, hacen que pueda seguir emergida a pesar del peso acumulado. Pero cuando se aleja definitivamente de la vertical del punto caliente y cesa la actividad volcánica, su propio peso y la recuperación de la profundidad del suelo oceánico provocan su hundimiento progresivo (subsidencia) y la transformación sucesiva en atolones (desarrollo de arrecifes coralinos en aguas calientes) o guyots (a modo de conos truncados, en aguas frías), para acabar desapareciendo bajo el mar y convertirse de nuevo en un monte submarino. – 19 – Tabla I. Principales características volcánicas, geomorfológicas, estratigráficas y petrológicas de los estadios principales de crecimiento volcánico en las Islas Canarias. ESTADIO JUVENIL (ESCUDO) ESTADIO DE REJUVENECIMIENTO ISLAS CANARIAS • La Palma y El Hierro • La Gomera finalizó su estadio juvenil hace unos 4 m.a., desde entonces se encuentra en el estadio de reposo eruptivo • Fuerteventura y Lanzarote se encuentran en un estadio evolutivo muy senil, con muy poca actividad volcánica • Gran Canaria presenta un estadio de rejuvenecimiento muy avanzado • Tenerife se encuentra casi al inicio del estadio de rejuvenecimiento VULCANISMO • Erupciones hawaianas y estrombolianas. Ocasionales hidromagmáticas • Focos concentrados en rifts (dorsales) con geometrías comúnmente en estrella de 3 puntas tipo “Mercedes” • Alta tasa eruptiva. Gran volumen de materiales, pero relativamente poca área cubierta • Erupciones de carácter más explosivo (incluso pliniana) • Configuración geométrica de los rifts menos manifiesta • Baja tasa eruptiva. Pequeño volumen de materiales, pero cubren amplias superficies GEOMORFOLOGÍA • Relieves estructurales • Deslizamientos gigantes • Barrancos inmaduros, normalmente adaptados a depresiones entre lavas • Plataformas insulares poco desarrolladas • Costas acantiladas. Playas de cantos sólo en pequeñas calas • Ritmos de construcción y destrucción rápidos • Relieves erosivos • Barrancos maduros. Ocasionalmente con lavas recientes formando terrazas o en el fondo de sus cauces • Plataformas insulares bien desarrolladas • Grandes playas en las vertientes al abrigo de los alisios • Ritmos de construcción y destrucción mas lentos ESTRATIGRAFÍA • Escasa presencia de discordancias intraformacionales, de niveles epiclásticos intercalados y de almagres • Se detectan pocas magnetozonas • Abundancia de discordancias intraformacionales, de niveles epiclásticos intercalados y de almagres • Mayor número de magnetozonas PETROLOGÍA Y GEOQUÍMICA • Magmas alcalinos y, en ocasiones, con tendencia a la saturación • Términos básicos definidos por basaltos alcalinos • Magmas fuertemente alcalinos • Términos básicos definidos por basanitas y nefelinitas Los condicionamientos geodinámicos en Canarias: placa lenta, litosfera oceánica muy gruesa, cercanía al margen continental africano y bajas tasas de fusión parcial en el manto, permiten explicar las singularidades geológicas de este archipiélago respecto al modelo general antes expuesto. Así, las Islas Canarias muestran