HIPÓTESIS E INVESTIGACIONES

HIPÓTESIS E INVESTIGACIONES

Resumiendo, aquí algunas de las distintas hipótesis que se manejan, hay mezclas de unas y otras en cuanto a planteamientos, la más moderna es el modelo unificador de Anguita y Hernán, aunque el último estudio de Ana M. Negredo et al., no parece coincidir.

Son muchos los trabajos que se han ocupado del estudio geológico de las islas, por destacar algunos de ellos, quizá los más cercanos:

  • En 1975, Francisco Anguita Virella y Francisco Hernán, publican un estudio sobre el origen geológico de las islas, Anguita, F. y Hernán, F. (1975) «A propagating fracture model versus a hot spot origin for the Canary Islands». Earth and Planetary Science Letters, 27(1): 11-19 ISSN 0012-821X en el que reflejan otras hipótesis sobre el origen y formación del archipiélago. En el resumen introductorio del trabajo dicen lo siguiente: "Se revisa la evidencia de un origen de punto caliente para las Islas Canarias y se encuentra que los datos geocronológicos y geofísicos no respaldan este modelo. La hipótesis de la fractura en propagación explica de manera más convincente la ubicación y cronología del Archipiélago, cuyos tres principales periodos de actividad (correspondientes a complejos basales, basaltos de meseta y emisiones recientes) se sugiere que están relacionados en el tiempo y genéticamente con las tres principales fases tensionales en las cercanas montañas del Alto Atlas".




 
Estas tres primeras figuras ilustran dos momentos del modelo tectónico (modelo de la fractura propagante) de Anguita y Hernán, la primera de 1975 donde proponen el sistema de fallas de desgarre desde el continente africano relacionadas con el orógeno del Atlas, por ejemplo la falla de Agadir y que tienen la misma orientación que las islas; y el dibujo inferior del año 2000, el llamado modelo unificador o de síntesis, que muestra la situación de anomalía térmica cuasi horizontal bajo la Litosfera a las islas en la izquierda y al orógeno del Atlas a la derecha, en el este. Tanto en una zona como en otra con fallas con parecida orientación; con la influencias de formación de las islas y quizás del Atlas mediante fuerzas transpresivas que dan lugar a las elevaciones en una tectónica en flor y erupciones en periodos de distensión.

  • En 1999, Francisco Anguita Virella y Francisco Hernán, publican "El origen de las Islas Canarias: un modelo de síntesis" que se puede ver y leer entero en la siguiente página: https://eprints.ucm.es/id/eprint/34152/ , en el que argumentan en su resumen de introducción lo siguiente: "Revisamos las ideas modernas sobre el origen del archipiélago canario como base para proponer una hipótesis sintética que se apoya especialmente en datos geofísicos y de geología regional. Este nuevo modelo toma elementos de los anteriores pero consigue resolver la mayor parte de sus inconvenientes. Las Islas Canarias se construyeron en lo que en la época de la apertura del Atlántico fue un punto triple. El magma proviene de un penacho térmico (plume2) de la misma época, pero la fusión fue provocada y canalizada mucho después por fallas de desgarre en régimen transtensivo que continúan las del Atlas; los bloques insulares se han elevado al actuar la compresión sobre esas mismas fracturas".
  • En 1993, Juan Carlos Carracedo publica el siguiente artículo, The Canary Islands: an example of structural control on the growth of large oceanic-island volcanoes  donde en el resumen de introducción comenta lo siguiente: " Los enjambres de diques, que se aceptan cada vez más como una característica común en el crecimiento de la mayoría de los volcanes oceánicos, están bien representados en las Islas Canarias, donde su estructura profunda se puede observar fácilmente a través de cientos de galerías de infiltración excavadas para extracción de agua. Estos sistemas intrusivos tienen su representación superficial como grupos estrechos y claramente alineados de centros de emisión que, acumulativamente, forman crestas topográficas empinadas. En el subsuelo, una banda angosta de diques para lelos corre a través del centro de la estructura. Estas características volcanotectónicas se comportan como verdaderos volcanes poligenéticos activos y muestran claras afinidades de grietas............................Las zonas de ruptura juegan un papel clave en el desgaste masivo y la destrucción de los volcanes oceánicos maduros. Las tensiones gravitatorias acumulativas relacionadas con el crecimiento de los edificios volcánicos aumentan su inestabilidad. Mecanismos más efímeros asociados con fases eruptivas intensas, tales como acuñamiento de diques, aumento de los ángulos de talud y fuertes cambios locales en la sismicidad asociada con el movimiento del magma finalmente puede desencadenar deslizamientos de tierra masivos...............................La geometría de menor esfuerzo de las zonas de grietas complejas parece ajustarse a algún mecanismo de magma inducido, de surgencia a modo de hot spot, en la explicación de la génesis del Archipiélago Canario..................................."   
  • En 1998 Juan Carlos Carracedo et al., publicaron un trabajo que se puede leer en la siguiente dirección: Origen y evolución del volcanismo de las Islas Canarias donde, en el resumen , indican sus ideas preliminares sobre el origen de las islas, comenzando textualmente así: "Las Islas Canarias son un grupo de islas volcánicas situadas sobre una placa oceánica en lento movimiento, cerca de un margen continental pasivo. Los orígenes del archipiélago suscitan la controversia: un punto caliente del manto, una zona de deformación litosférica, una región de fallas en bloques por compresión o una fractura que se propaga hacia el oeste desde el vecino Atlas han sido citados por diferentes autores como el origen último del archipiélago. Sin embargo, una comparación del Archipiélago Canario con el prototípico grupo de islas relacionado con un punto caliente, el Archipiélago de Hawaii, revela que las diferencias entre ambos no son tan grandes como se había supuesto anteriormente en base a datos más antiguos.....................".  En trabajos posteriores, Carracedo insiste en la idea de que el origen y formación de las islas está en una pluma del manto o punto caliente, con algunas modificaciones como en este trabajo de 2007 El relieve de las Islas Canarias, y en este otro de 2008 Geología de las Islas Canarias en el VII Congreso Geológico de España, y en este otro de 2008 Canarias: islas volcánicas intraplaca.
  



El modelo del punto caliente, similar al que se utiliza para explicar el origen de las islas Hawaii, que comenzó a utilizarse en los años 70 del siglo pasado, pero parece ser que no explicaba bien todo el vulcanismo. En la figura superior es un dibujo de Hoernle y Schmincke de 1993, el modelo de blobs o pompas de ascenso mantélico profundo, donde intentan integrar todo ese vulcanismo al este y oeste del archipiélago, como se ve inclinado en el mismo sentido de movimiento de la placa africana. En la figura inferior se muestra la imagen típica de la explicación de la formación del punto caliente de John Tuzo Wilson, con la placa desplazándose hacia la derecha, en el caso de las islas Canarias, la placa africana. GEVIC




En ese modelo de pluma mantélica o punto caliente incide Juan Carlos Carracedo con estas dos imágenes de 2008 de la Editorial Rueda y basadas en S.D. King & J. Ritsema de 2000. Ilustrando cómo funciona el punto caliente que sigue formando las Islas Canarias, mezclado con la idea del movimiento convectivo de las masas magmáticas del manto superior por influencia de la cercanía de la corteza continental de la placa africana. La imagen inferior es de J. C. Carracedo de 2011 en Geología de Canarias I (origen, evolución, edad y volcanismo)




El modelo de los bloques levantados de Vicente Araña Saavedra et al., en 1976, donde se expone la formación y levantamiento por bloques tectónicos de las islas por el choque entre la placa africana y la euroasiática hace aproximadamente 40 M.a., a la vez que se formaba el orógeno del Atlas. Por las fracturas entre bloques asciende el magma. GEVIC



Vicente Araña Saavedra y Ramón Ortíz Ramís (1991), en el llamado modelo de ascenso de bloques, proponen que el choque de las placas africana y europea durante la etapa alpina, provocó una zona de compresión tectónica que dio lugar a la elevación de los bloques y al ascenso de magmas a través de las fracturas producidas. Enlaces relacionados: volcanes de Canarias y Canariwiki.



Roberto Oyarzun et al. 1997, proponen el modelo de pluma sublitosférica. Añadimos a este modelo el siguiente artículo Rasgos geológicos principales del archipiélago canario y de la isla de Gran Canaria

  • En este artículo de Roberto Oyarzun y tros, investigan los fenómenos que se produjeron durante la apertura del oceáno Atlántico, de cómo se separó Pangea en el Triásico-Jurásico en esa zona que posteriormente formó el océano. Se formó una zona de adelgazamiento entre América del Norte y el noroeste de África, provocado por una pluma que produjo ese adelgazamiento y separación, y formación en distintas zonas de fenómenos de rift valley, tanto en el noroeste africano como en Europa.  Opening of the central Atlantic and asymmetric mantle upwelling phenomena
  • En este artículo se reflejan las principales hipótesis sobre el origen de las islas, aunque creo que las edades de las mismas están equivocadas:

  • Este artículo de 1997 publicado por J. J. Dañobeitia y J. P. Canales apunta sobre la controversia que mantenían con el profesor Francisco Anguita sobre el origen del archipiélago:

  • Vicente Araña publicó el artículo Volcanismo de las Islas Canarias, dentro del libro Curso Internacional de Volcanología y Geofísica volcánica en el año 2000, donde relaciona el origen y evolución del archipiélago con la expansión oceánica del Atlántico Norte y con la detención de la placa Africana tras su colisión con la Europea. 
  • Página de library articles donde se pueden leer investigaciones realizadas por Juan José Dañobeitia:
    • José Mangas Viñuela, del Departamento de Física-Geología de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, publica entre diciembre de 2007 y octubre de 2008, el artículo científico "The Canary Islands Hot Spot", dentro del entorno de la página MantlePlumes.org. En dicho artículo explica en el sumario lo siguiente:
    "El archipiélago canario se desarrolló en un margen continental pasivo, sobre litosfera oceánica del Jurásico y una placa tectónica de lento movimiento. Hay varias hipótesis genéticas para las Islas Canarias, incluida una fractura que se propaga, una cresta extensional local, bloques tectónicos levantados y un modelo unificador, pero en general se supone que el archipiélago se originó a partir de material residual de una pluma antigua en el manto superior. Las primeras manifestaciones magmáticas alcalina de este punto caliente se produjeron en Fuerteventura durante el Cretácico superior (hace aproximadamente 70 Ma), el vulcanismo submarino se inició en el Eoceno-Oligoceno (hace aproximadamente 39 Ma), y el vulcanismo subaéreo en el Mioceno (hace aproximadamente 20,6 Ma). Hay una progresión general del vulcanismo más antiguo, que se cree que es inducida por el movimiento hacia el oeste de la placa Africana y, por lo tanto, la isla de El Hierro, tiene el vulcanismo subaéreo cuaternario más antiguo (hace aproximadamente 1,1 Ma). Sin embargo, la cadena ha estado activa en toda su longitud durante el último millón de años.
    El vulcanismo canario comprende etapas submarinas, seguidas de etapas de construcción de escudos, de declive, erosivas y de rejuvenecimiento. Tres grupos de islas se encuentran actualmente en etapa de rejuvenecimiento: Fuerteventura, Lanzarote, Gran Canaria y Tenerife. La Gomera se encuentra en etapa de erosión, y La Palma y El Hierro en etapa de declive.
    Las islas Canarias muestran algunas diferencias interesantes con otras islas oceánicas, como la formación de estratovolcanes centrales, la tectónica insular que incluye cizallas dúctiles y estructuras compresivas, y hundimientos pequeños o nulos".

                                Genetic evolution of the Canary Islands from Miocene to present (Carracedo, 1999)

     
    La cuestión es que sobre el origen y formación de las Islas Canarias hay una gran e interesante controversia; la Ciencia, la Geología, se empeñan en cuestionar absolutamente todo, y esto es precisamente lo bueno de la investigación científica que va acompañada de los avances tecnológicos, que cuestiona todo, hasta que se llega a un consenso lo más razonable y lo más adecuado, relacionado a lo que se está investigando y lo que se va descubriendo.

    En cuanto al origen volcánico de las islas no hay ninguna duda. Se formaron en los últimos veinte millones de años, ya en la era Cenozoica, en el periodo Neógeno, durante la serie del Mioceno hasta nuestros días. 

    Partiendo que según las investigaciones el noroeste de África se empezó a separar de América del Norte hace aproximadamente 180-200 Ma. a comienzos del periodo Jurásico (201-145 Ma.), hay que aclarar que los edificios volcánicos que forman las islas actuales se fueron construyendo sobre corteza oceánica de edad jurásica de aproximadamente 155 Ma. según los datos existentes, y que comenzaron las erupciones a construir los primeros edificios en el Cretácico superior, entre 70 y 80 Ma. (periodo Cretácico de 145 a 66 m.a.), y hace aproximadamente 20 Ma. comenzaron a emerger las islas más antiguas, concretamente Fuerteventura con sus eventos volcánicos subaéreos.
    • Geophysics of Canary Islands, editado por Peter Clift y Juan Acosta, en 2003, muy interesante para conocer más características de la zona.
    • Este es un trabajo que unifica ideas y tiene información interesante: Las Islas Canarias
    • Esta es una tesis doctoral de 2006 sobre la "Estructura de la Litosfera en el entorno de las Islas Canarias......", Mª Pilar Llanes Estrada. Según palabras de la autora el objetivo de la investigación es "realizar un levantamiento hidrográfico sistemático y exhaustivo para cartografiar totalmente los fondos marinos de la citada zona". También se plantea otro objetivo: "determinar las variaciones de la corteza y la litosfera superior en las islas y su entorno, comparándolas con otros archipiélagos de islas oceánicas". La investigación es muy interesante y en el Capítulo 2, donde escribe sobre características geológicas, la historia geológica y un resumen bueno de las hipótesis sobre el origen y formación de las islas nos puede servir de ayuda fácilmente para este pequeño resumen. 

    • Canarias: islas volcánicas intraplaca, artículo de 2008, donde J. C. Carracedo, F. J. Pérez Torrado y E. Rodríguez Badiola nos explican características de la formación y evolución de las islas.
    • Artículo científico de 2009 referido a los deslizamientos ocurridos en las islas, de J. C. Carracedo, junto a F. J. Pérez Torrado, R. Paris y E. Rodríguez Badiola: Megadeslizamientos en las Islas Canarias
    • Teide Volcano, Geology and Eruptions of a Highly Differentiated Oceanic Stratovolcano, de los editores Juan Carlos Carracedo y Valentín R. Troll, otra investigación de 2013 que nos puede ayudar a entender la geología de la zona.
    • En octubre de 2020 se publicó este artículo estudiando los fenómenos de aperturas de diques volcánicos relacionados con el vulcanismo en el volcán Taburiente de la isla de La Palma, de Samuel T. Thiele, Alexander R. Cruden, Steven Micklethwaite, Andrew P. Bunger y Jonas Köping: Dyke apertures record stress accumulation during sustained volcanism.
    En esta figura demostraban algunas posibles fuentes de magma.

    • Una de las últimas investigaciones realizadas, On the origin of the Canary Islands: Insights from mantle convection modelling, publicada en marzo de 2022 nos habla en el resumen del artículo sobre el hotspot de las islas Canarias. Además del clásico funcionamiento de pluma mantélica introduce el concepto de mecanismo de convección a pequeña escala en el borde de los cratones (Edge Driven Convection, E.D.C.) por su proximidad al borde noroeste del cratón del noroeste de África. Plantean una mezcla de las dos hipótesis mediante modelos numéricos bidimensionales termo-mecánicos. Observan patrones de flujo mantélico que son asimétricos debido a la interacción entre la pluma y una litosfera muy heterogénea. Dando como resultado una migración lateral de la anomalía térmica, en relación con la disminución de la edad de las islas hacia el oeste. Sugieren que ese movimiento lateral relacionado con las fuertes heterogeneidades de la litosfera podrían explicar las discrepancias observadas entre los datos geocronológicos estimados para los hotspot y las velocidades de las placas de muchos hotspot.
    Algunas ideas de las que van exponiendo en el trabajo: "Los bordes litosféricos escarpados, como el del cratón influyen en el mecanismo". "Existe una incongruencia de edades entre los montes submarinos del noreste y del suroeste, estos son de más edad que las islas". "La orientación de las islas del este es paralela a la costa africana, NE-SW, como el banco Concepción, formando junto a este una cresta; las islas centrales se sitúan en una franja E-W con vulcanismo rejuvenecido, excepto La Gomera; las islas occidentales tienen vulcanismo actual (según yo orientación N-S)".      
    "En las figuras 2a y 2b del artículo se observa la situación de la anomalía en la velocidad de las ondas S a 150 km de profundidad".       

    Modelan la dinámica del manto resultante de la térmica lateral y los contrastes reológicos entre la litosfera oceánica y el cratón del NW de África con y sin pluma astenosférica ascendiendo, para lo cual utilizan el software (de código abierto) de modelado ASPECT (Kronbichler et al. 2012; Bangerth et al. 2020).        

    En la figura 3, a continuación, del artículo, nos informan sobre la configuración del modelo, con datos, por ejemplo, de la variación de la viscosidad y la temperatura con la profundidad, observándose que ambas descienden y observándose que hay una máxima temperatura, quizá coincidente con la zona de baja velocidad de las ondas S.        


    Muestran dos modelos: uno la E.D.C. y otro con la E.D.C. más el penacho magmático. En el primero analizan las condiciones de fusión cuando solo los contrastes térmicos y reológicos entre la litosfera oceánica y la litosfera cratónica se imponen. En el segundo, la pluma del manto superior, tienen en cuenta el aumento de la temperatura en la zona de los 660 km de profundidad que puede inducir el afloramiento de la pluma. Esto les sirve para deducir la migración hacia el oeste y la anomalía térmica.       

    En el artículo muestran los diferentes modelos en base a las dos alternativas planteadas, desde las figuras 4 hasta las 9. Donde se pueden observar cómo se podría haber producido el movimiento de la pluma mantélica hacia el este y sobre todo hacia el oeste, en las distintas variables (considerando la temperatura y la fusión de materiales, etc) y edades. 

    Según los resultados obtenidos parece ser que "la geometría de los bordes de los cratones es importante para la aparición de la E.D.C. relacionada con la fusión parcial, con bordes de de 40 a 195 km de ancho de transición entre las litosferas. Pero a la vez llegan a la conclusión de que estos modelos E.D.C. no son consistentes para provocar la existencia de una pluma que provoque el vulcanismo".

    Se inclinan más por el modelo E.D.C. más el penacho o pluma. "Está más de acuerdo con las anomalías térmica y de fusión en el manto subcanario en todo el archipiélago.Una litosfera homogénea y los contrastes entre la litosfera oceánica y la cratónica provocan una migración lateral hacia el oeste de la pluma en el lapso de tiempo analizado, lo que coincide con la disminución de la edad de las islas hacia el oeste, coincidentes con los modelos".
     
    Explican que "todas las simulaciones muestran reactivaciones de fusión episódicas con periodos regulares que varían entre 20 y 40 M.a. que en su mayoría ocurren en la parte este de la anomalía. Este comportamiento no periódico está relacionado con la compleja interacción entre el penacho que surge y la convección en el borde del cratón. Esto lo relacionan con la historia magmática de Fuerteventura".

    Argumentan que "la comparación entre los modelos de afloramiento del penacho debajo de litosferas fuertemente heterogéneas u homogéneas, figura 7 del artículo, puede explicar por qué las plumas mantélicas bajo litosferas homogéneas, como en el punto caliente de Hawaii, producen tendencias lineales de vulcanismo; mientras que las plumas 'oscilantes' relacionadas con E.D.C., pueden ser más irregulares en el espacio y en el tiempo".

    Concluyen que "en el presente estudio han utilizado un modelo numérico termo-mecánico, para explicar la convección impulsada por el borde cratónico (E.D.C.) y la pluma mantélica, dando modelos donde se produce la fusión de los materiales cuando asume una temperatura potencial relativamente alta y un borde de cratón afilado. Mostrando que cuanto más inclinado es el borde del cratón, más volumen de fusión se genera. La fusión se produce en un área estrecha adyacente al borde del cratón, lo que está en contradicción con la geografía de Canarias. Recordando que además, los modelos E.D.C. son incapaces de predecir la gran anomalía térmica debajo de las islas en estudios previos".

    "Los modelos en los que se induce el ascenso de una pluma del manto superior dan como resultado un patrón asimétrico de flujo del manto y una migración lateral de la pluma debido a la interacción con una fuerte heterogeneidad litosférica. La predicha emigración hacia el oeste de la anomalía térmica de la astenosfera coincide con la disminución de la edad de los materiales volcánicos que forman las islas. Estos modelos proporcionan una explicación plausible para las discrepancias entre la variación de la dirección y la ratio de la edad volcánicas, y la dirección y velocidad del movimiento absoluto de la placa de Nubia".


    Estas son algunas imágenes que representan el modelo propuesto por Ana M. Negredo et all., 
    en 2022, según evolución de la pluma mantélica a lo largo de millones de años.

    • Esta imagen realizada en la Universidad Autónoma de Madrid en 2022 por GeoDocente, apunta también al modelo de punto caliente, a partir de una Anomalía geotérmica bajo el manto litosférico. La imagen no está a escala.


    • También elaboraron esta otra imagen sobre la evolución de la erupción, que no está a escala:


    Geoquímica de los productos de la erupción

    Eleazar Padrón, Nemesio M. Pérez, Pedro A. Hernández, Hirochika Sumino, Gladys V. Melián, Mar Alonso, Fátima Rodríguez, María Asensio-Ramos, Luca D'Auria. 12 septiembre de 2022. Estudiaron la relación entre isótopos de He, y observaron que sus proporciones fueron superiores durante el periodo 2008-2013 lo que les sugirió una entrada de magma bajo la litosfera de la isla. En el periodo 2017-2018 el magma ascendió a otro reservorio ubicado a unos 10-15 km de profundidad lo que provocó enjambres sísmicos. En 2020 hubo más aportes de magma. En 2021 la flotabilidad del magma y la presión de los gases vencieron la resistencia de la litosfera.


    Modelo conceptual de la evolución del magma debajo de La Palma (modificado de Klugel et al. 2005)


              Como muestran en estas figuras, etapas precursora, pre-eruptiva y sin-eruptiva, 
    a partir de la relación de velocidades de las ondas P y S.

    James M. D. Day, Valentín R. Troll, Meritxell Aulinas, Frances M. Deegan, Harri Geiger, Juan Carlos Carracedo, Guillem Gisbert Pinto, Francisco J. Pérez-Torrado. 1 de noviembre de 2022
    Estratigrafía de los materiales 


    Imagen de la evolución del cono volcánico


    Imagen de la clasificación geoquímica de los materiales emitidos


    Evolución del emplazamiento del magma antes y durante la erupción


    Figura que muestra el modelo conceptual de la estructura cortical y el sistema magmático.


    • En alguna conferencia y ponencia de Juan Luis Arsuaga le he oído comentar lo siguiente, no son palabras textuales, pero sí como referencia general:  "el desarrollo de la teoría de la Tectónica de Placas a partir de lo que Alfred Wegener teorizó en la Deriva Continental, está a la altura de otras revoluciones científicas, como Darwin, Einstein, el descubrimiento del A.D.N., las investigaciones en Genética, etc.".

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