Die Las Cañadas Caldera gilt als eine der größten und am besten aufgeschlossenen Calderen der Welt. Ihre Wände befinden sich in einer Höhe von ca. 2200 ü. NN. Sie formt eine elliptische Depressionsstruktur mit einer Größe von 16 * 9 km und einer maximale Tiefe von 600 m die sie unter der Spitze der Caldera-Wand bei Guajara (2717 m) erreicht.
Ein großer Ausläufer Roques de Garcia teilt die Caldera in einen westlichen und einen östlichen Sektor, wobei der westliche Sektor 150 m tiefer als der östliche Sektor ist.
Doch der Ursprung der Caldera wirft Fragen auf : Welche Prozesse können die heutige Caldera Struktur erklären ?
Die Evolution einer Caldera nach Smith & Bailey
Smith & Bailey führen die Bildung einer Caldera auf sieben Stadien zurück. Im ersten Stadium kommt es zu einer regionalen Aufwölbung (vertikale Bodenbewegung) und zu einer Entstehung von Ringstörungen. Der Aufwölbungsprozeß verursacht radiale und konzentrische Brüche, dem ashflow Eruptionen folgen.
Dieser Pre-Kollaps Phase folgt die calderabildende Eruption, wobei große Volumina : 200-2000 km3 von Ascheströmen in wenigen Tagen eruptiert werden. Im dritten Stadium erfolgt der Einbruch der Caldera : Ungleichgewichte in den steilen und demzufolge instabilen Calderawänden verursachen ein gravitatives Gleiten von groben Sedimenten. Die teilweise Wiederherstellung des magmatischen Druckes führt zu erneuten Eruption, im Volumen jedoch geringeren Ausmaßes, von Pyroklastika. In diesem Stadium kommt es zu einer Auffüllung der Caldera in Folge sedimentärer Prozesse.
Diesem vierten Stadium folgt das Resurgent Doming. Die Dome sind charakterisiert durch Gräben und anderen Extensionsstörungen. Diese Phase wird begleitet von Ringstörungs- Vulkaniten und Intrusionen und Extrusionen entlang der Grabenstörungen. Die Calderen füllen sich oft mit Seen. Der Zeitraum, der die calderabildende Eruption bis zum Resurgent Doming umfaßt, wird mit einer Obergrenze von 100.000 Jahren angesetzt.
Nach dem Absinken, kann im sechsten Stadium, das einen Zeitraum von 800.000 ± 100.000 Jahren umspannt, die größte vulkanische Oberflächenaktivität registriert werden. Die Auffüllung der Caldera durch Sedimente setzt sich fort. Gleichzeitig wirken Erosionsprozesse auf die Caldera-Sedimente ein. Die Füllungsrate ist jedoch größer als deren Erosion. Mit der letzten Eruption des Calderazykluses endet das sechste Stadium. Die Vulkane dieses Stadiums liegen in oder werden überlagert von Seesedimenten und abgelagerter Calderafüllung.
Nach dem Eruptionsende setzen im siebten Stadium hydrothermale Aktivitäten verstärkt ein. Diese langlebigen Hydrothermalsysteme haben ein großes Erzbildungspotential. Hier überwiegt die Erosionsrate gegenüber der Caldera Füllungsrate.
Charakteristika und Ursprung der Las Cañadas Caldera
nach Marti,J et al. (1997) : Vertical and lateral collapses on Tenerife (Canary Islands) and other volcanic ocean islands; Geology 25,10, 879-882
Die Las Cañadas Caldera, die teilweise durch die Produkte des Pico Viejo Komplexes aufgefüllt ist, zeigt Charakteristika von lateralem und vertikalen Kollaps. Für einen lateralen Kollaps sprechen debris-flow deposits an der nördlichen und südlichen Seite von Teneriffa. Watt und Mason(1995) konnten anhand von Batymetrischen Studien ein großes Volumen (ca. 1000 km3) von submarinen debris-flow deposits im Norden und Südosten von Teneriffa nachweisen. Diese debris-flow deposits sind auf Hangrutschungsereignisse oder Sektor Kollaps Episoden zurückzuführen, die wahrscheinlich mit der Bildung des Icod, La Orotava und Guimar Tales zusammenhängen. Jedoch kann man aus dem lateralen Kollaps Ursprung dieser Täler nicht einen ähnlichen lateralen Kollaps Ursprung der Las Cañadas Caldera postulieren.
Hydrologische Tunnel, die im Icod und La Orotava Tal gebohrt wurden offenbaren, daß der Grundbau der Las Cañadas Caldera teilweise erodiert und schrittweise von den Produkten des Teide Pico Viejo Komplexes überlagert wurde. Laven von einer Mächtigkeit von 590 m füllen das Icod und das La Orotava Tal auf. Die stratigraphische Basis der Täler wird durch eine vulkanische Breccie markiert, die entweder das Produkt der Hangrutschungen, oder die décollement Fläche dieser Hangrutschungen ist.
Das Alter des La Orotava Tales wurde bestimmt zwischen 0,78 und 0,56 Ma, auf der Basis des jüngsten mafischen Lava Flusses, der das Tal schneidet und des ältesten Lava Flusses, der im Tal zu finden ist. Die Bildung des La Orotava Tales fällt wahrscheinlich mit einem vertikalen Kollaps zusammen, der den Guajara Zyklus beendete. Die pyroklastischen Produkte des Gujara Zyklus werden mit einem Alter von 0,85-0,57 Ma angegeben. In ähnlicher Weise fällt die Bildung des Icod Tales bei ca. 0,17 Ma mit dem jüngsten Caldera formendem Stadium zusammen, der für die Zerstörung des Diego Hernández vulkanischen Zentrums, im östlichsten Teils der Caldera in Verbindung gebracht wird.
Stabilitäts- Berechnungen, die durchgeführt wurden um die laterale Kollaps These zu testen, können die Hangrutschungen auf der südlichen Flanke nicht erklären. Für die Methode, die die kritischsten Rutschungsflächen berechnet, wurden durchschnittliche Steigungswinkel von 10-15° für die Geometrie in Teneriffa angenommen.
Die Las Cañadas Caldera durchlief in ihrer Entstehungsphase mehrere vertikale Kollaps Episoden, zugleich gibt es Indizien für großvolumige Hangrutschungsereignisse, die zeitlich mit den Caldera Kollaps Ereignissen zusammentreffen.
Vertikaler Kollaps kann ein möglicher Prozeß sein, der den lateralen Kollaps ausgelöst hat und zur Bildung des La Orotava und des Icod Tales geführt hat. Dabei haben hohe Konzentration von Druck-Zugspannungen (tensile and shear stress) um die Las Cañadas Caldera einen Beitrag geleistet, die zu dem lateralen Kollaps und der Bildung des La Orotava und des Icod Tales geführt haben.
Strukturelle Merkmale der Las Cañadas Caldera
Martí,J. et al. (1994): Stratigraphy, structure und geochronology of the Las Cañadas Caldera (Tenerife, Canary Islands) Geol. Mag. 131(6)
Die hauptstrukturellen Merkmale der Las Cañadas Caldera bestehen aus radialen Intrusionen zusammen mit cone sheets und vertikal konzentrische Gangsysteme, concentric normal faults und reverse radial faults.
Am vierten Stop am ersten Tag an der Hauptstraße ca. 2 km westlich des Parador-Hotels konnten wir die drei unterschiedlichen Gang-Familien sehen, zu denen die radialen, und die vertikalen konzentrischen Gänge, sowie die cone sheets zählen. Die Gänge in der gesamten westlichen Depression sind von phonolitischer Zusammensetzung und verlaufen NW-SE.
Die radialen Gänge fallen nahezu 90° ein und laufen nie durch die obere Einheit von verschweißten Pyroklastika. Die cone sheets fallen mit 75-45 ° in Richtung des Caldera Zentrums ein und überschneiden sich mit den radialen Gängen. Die vertikalen konzentrischen Gänge tauchen in der letzten Sequenz von Gangintrusionen auf.
Die cone sheets und die radialen Gänge werden als Folge des Aufwärtsdruckes in einer Magmenkammer gedeutet. Die Verteilung der cone sheets und der radialen phonolitischen Gänge lassen daher auf eine oberflächennahe Magmenkammer schließen.
In einigen Fällen kommt es zu einer Verschiebung zwischen den Blöcken auf beiden Seiten der Gänge, was extensional normal faulting anzeigt. Die Abwesenheit von “Kratzern” an der magmatischen Gangwand schließt die Möglichkeit aus, daß die Verschiebung der Blöcke viel später stattfand als die Platznahme der magmatischen Gänge. Dies zeigt, daß die vertikalen konzentrischen Gänge in einer Deflations-Periode der Magmenkammer entstanden sind.
Die vertikalen konzentrischen Gänge können aber auch bei der Inflation einer Magmenkammer entstehen .
Der Ursprung der Las Cañadas Caldera ist kontrovers diskutiert worden. Die verschiedenen starken Eruptionen des Las Cañadas Systems über die letzen 1,5 Ma legen demzufolge große Kollaps Ereignisse aufgrund dieser Eruptionen nahe.
Das minimal eruptierte Volumen von Pyroklastika ist bedeutend größer als das heutige Depressions- Volumen (45 km3), aber liegt nahe an dem ursprünglichen Caldera-Depressions-Volumen von >140 km3. Ein so großes eruptiertes Volumen an Pyroklastika ist typischerweise verbunden mit Caldera-Kollaps Ereignissen.
Im Rahmen einer Bohrung zur Erforschung von Tiefenwasser konnte bei 500 m noch nicht das Basement der Caldera gefunden werden. Ein so großes eruptiertes Volumen an Pyroklastika ist typischerweise verbunden mit Caldera-Kollaps Ereignissen. Die geologischen Beobachtungen lassen unterschiedliche calderabildende Episoden zu: Dies zeigt sich an den Einheiten von verschweißten Pyroklastika auf der Caldera-Wand, die zeitlich eindeutig später als die Bildung der Caldera-Wand einzuordnen sind. Wir haben dies an der Barranco del Riachuelo normal fault gesehen, wo die Ucanaca- Formation von der Guajara Formation überlagert wird und leicht in das Innere der Caldera einfällt. Diese Tatsache wird für die Anwesenheit von mehreren Caldera-Kollaps Ereignissen während dieser Eruptionen gewertet. Des weiteren treten noch andere Störungen in unterschiedlichen stratigraphischen Leveln der Upper-Group auf.
Die Las Cañadas Caldera formte sich über eine Periode von ca. 1 Ma, mit Perioden von 100-300 Ka vulkanischer Aktivität und Ruhezeiten von 100 -230 Ka.
Aufgrund dieser Beobachtungen ist die Bildung der Caldera auf mehrere Ereignisse, die in einander greifen zurückzuführen.
Watts,A.B. and Mason.D.G. (1995) A giant landslide on the north flank of Tenerife Canary Islands : Journal of Geophysical Research, V. 100, 24487-24498
Tagesprotokoll von: Nikolaus Gussone
Der erste Exkursionstag führt in die Las Cañadas Caldera und zum Las Cañadas Edifice, in denen die jüngeren Gesteine Teneriffas aufgeschlossen sind.
Die geologische Geschichte Teneriffas begann vor ca. 12 Ma mit subaerischem Spaltenvulkanismus, der das sogenannte Old Basaltic Shield aufbaute. Seine Gesteine, die zur Old Series zusammengefaßt werden, reichen bis ca. 3,5 Ma, als mit der Bildung Phonolithischer Magmenkammern der Aufbau des Las Cañadas Edifice begann, der bis 0,17 Ma andauerte. Das Las Cañadas Edifice läßt sich in die Lower Group (3,5-2,0 Ma) und die Upper Group (1,5-0,17 Ma) untergliedern: Die Upper Group umfaßt drei Formationen die jeweils einem Calderazyklus zugeordnet sind: Die Gesteine der Ucanca Formation sind zwischen 1,59 und 1,18 Ma, die der Guajara-Formation zwischen 0,85 und 0,65 Ma und die der Diego Hernandez-Formation 0,37-0,17 Ma alt. Die Alter der Calderen nehmen nach Osten hin ab, dementsprechend ist die westlichste am stärksten erodiert.
Diese drei Zyklen prägen das heutige Bild der Las Cañadas Caldera in dem sie eine zweigeteilte elliptische Depression (16*9km /45km3), mit einer maximalen Tiefe von 600 Metern hinterließen. Ihr nördlicher Teil wird von Teide und Pico Viejo, den jüngsten vulkanischen Erzeugnissen verdeckt. Die Basis der Caldera ist verschüttet, und nur in Bohrungen aufgeschlossen. Die Abschätzungen für die eruptierten Pyroklastika und für den ehemaligen Hohlraum ergaben ca. 140km3.
Die Entstehung einer Caldera ist abhängig von der Geometrie und Größe der Magmenkammer, nicht vom Chemismus des Magmas.
Bei einer calderabildenden Eruption muß sich die Magmenkammer zu mindestens 70% entleeren. Diese Eruptionen verlaufen entlang Ringfractures. Die Magmenkammer ist oben gasreich, was zu einem explosiven Ausbruch führt
1. Parkplatz im westlichen Teil der Caldera an der Straße nach Chio:
Von diesem Aussichtspunkt sind Teide, Pico Viejo und seine, entlang einer radialen Spalte verlaufende, Eruption des Jahres 1798 zu sehen. Beide Vulkane werden von Basalten und Phonoliten aufgebaut. Trotz der Nähe ihrer Schlote (2,5 km) werden beide Vulkane aus verschiedenen Magmenquellen gespeist. Teide und Pico Viejo erheben sich vom Calderaboden (ca.2000 m Höhe) auf 3718 m bzw. 3103 m.
2. An der Straße nach Vilaflor, außerhalb der Caldera:
Der nächste Halt bietet einen Blick auf Gesteine des Las Cañadas Edifice. Auffallend ist der Wechsel von Ignimbriten (hier nicht verschweißt) und Fallout Ablagerungen (verschweißte Auswürflinge), die wie Lavaflows aussehen (Rheomorphie). Die verschweißten Gesteine enthalten hier im Vergleich zu den nicht verschweißten, deutlich mehr Phänokristen.
Mit steigender Explosivität des Vulkanismus, steigt der Verschweißungsgrad. Eine unverschweißte Basis die nach obenhin stärker verschweißt ist, zeigt eine Zunahme von Temperatur und Wassergehalt in der Schmelze an.
3. Straßenanschnitt unterhalb Boca Tauce (außerhalb der Caldera):
Die Gesteine dieses Aufschlusses gehören zu einem Vulkankegel, der am Ende des Schildstadiums, vor ca. 3 Ma aus Basalt-Laven und autoklastischen Brekzien aufgebaut wurde. Autoklastischen Brekzien sind Lavaströme, die sich beim Fließen selbst zerbrochen haben. Die größten darin vorkommenden Klasten sind ca. 1,5 m, die kleinsten einige cm groß. Einige Klasten sind deutlich in die Länge gezogen. Folgende Gesteine lassen sich darin unterscheiden:
Phonolite sind rötlich, und haben Pyroxenphänokristalle.
Die Basanite enthalten neben lithischen Klasten mafische Minerale, besonders Pyroxene.
Die Basalte sind reich an großen (mm-cm), alterierten Feldspäten.
Die Trachybasalte sind nicht deformiert.
Auf dieser Abfolge lagerten sich vor 1.2 Ma Bimse der Ucanca Formation, Produkte einer phreatomagmatische Eruption ab. Die daraus resultierenden Fallablagerungen sind ein perfekt sortiertes pyroklastisches Sediment, in dem die Bimse entsprechend ihrer geringeren Dichte größer sind. Das Gestein wird nach oben hin stärker verschweißt, was auf eine Zunahme der Temperatur und des Wassergehaltes zurückzuführen ist.
Die Bimse sind alteriert und bestehen jetzt, nach der Entglasung, aus Zeolithen. Das Gestein gehört der proximalen Fazies an. Eine Aufschiebung im Aufschluß zeigt, daß es, wenn große Vulkane unter ihrem eigenen Gewicht zerfließen, an den Seiten, trotz der generellen Extension zu Aufschiebungen kommen kann.
4. Parkplatz unterhalb Boca Tauce (in der Caldera):
Von hier sind 3 Dyke-Generationen phonolitischer Zusammensetzung erkennbar:
1. Radiale Dykes sind während des Wachstums der Magmenkammer entstanden.
2. Cone sheets haben 45° Einfallen auf die Magmenkammer zu und werden in Oberflächennähe steiler.
3. Konzentrische Dykes wurden während des Kollapses gebildet, wobei sie die Conesheets und Radiale Dykes abschnitten.
Das wird als Hinweis auf eine oberflächennahe Magmenkammer gedeutet.
5. Roques de Garcia:
Die Roques de Garcia trennen den 150 Meter tieferen West- von dem Ostteil der Caldera. Die Roques de Garcia werden im Norden vom Teide-Pico Viejo-Komplex überlagert. Sie blieben stehen, als die Wand der älteren (Ucanca) Caldera gehoben, aber beim Kollaps der jüngeren (Guajara) Caldera nicht zerbrochen wurde. Die Gesteine werden als die ältesten in der Caldera aufgeschlossenen Gesteine des Las Cañadas Edifice angesehen. Sie bestehen im wesentlichen aus polygenetischen Brekzien, vulkanischen und sedimentären Ursprungs. ( Basaltklasten und feine Vulkanite, die bei kogenetischer Sedimentation der Alluvialfans von der Calderawand und aktivem Vulkanismus, entstanden.) Es handelt sich hierbei nicht um Lahare, weil das Material nicht sehr weit und ohne Wasser transportiert wurde und zu wenig feines Material enthält.
Die Dykes (conesheets) dieses Aufschlusses gehören zum jüngeren Calderazyklus.
6. Straße unterhalb Montagna Blanca:
Hier bietet sich ein Panoramablick über den Zentral- und Ostteil der Caldera. Der Calderaboden ist mit Laven der Montagna Blanca, einem Satellitenvulkan des Teide, bedeckt. Darauf sitzende Statovulkankegel gehören zur rezenten Serie.
Die gegenüberliegende Wand, mit den Gesteinen der Diego Hernandez- und Las Pilas-Formation, wird Ziel des folgenden Exkursionstages sein, und ist dort ausführlicher besprochen.
7. Straßenanschnitt an der Straße nach Izana:
Die Gesteine des Straßenanschnitts sind Strombolianische Aschekegel aus Feuerfontänen in proximaler Fazies.
Es läßt sich von hier auch das Orotava-Tal einsehen. Es ist am ehesten durch mehrere kleine Erdrutsche zu erklären, da ein einzelner eine sehr große Aktivierungsenergie benötigt hätte. Das Alter der Rutschung ist nicht genau bekannt, es ist aber jünger als das Güimartal (~500Ka).
8. Straßenanschnitt am Monte Ayosa:
In der Kurve sind Fallablagerungen aus Plinianischen Eruptionen (Distale Fazies) des ca. 5km entfernten Caldereneinbruchs aufgeschlossen:
Plinianische Eruption
Phreatomagmatische Eruption (fein, hell, aus feuchter Wolke)
Plinianische Eruption
dunkle feine Asche einer proximalen Eruption (Feuerfontänen, Strombolianisch)
oben: Bodenbildungen
Das räumliche und zeitliche Nebeneinander von Basalt und Phonolith läßt sich darauf zurückführen, daß der Basalt direkt aufgestiegen ist, und der Phonolith vor der Eruption in der Magmenkammer differenzierte.
9. Straßenaufschluß auf dem "Dorsal-Ridge":
Von hier ergibt sich der Blick in das auf der Südseite gelegene Güimar-Tal, daß wie das Orotava-Tal durch Erdrutsche entstanden ist.
Der Rücken verbindet das Anagagebirge (Old Basaltic Shield) mit dem Teide-Pico Viejo-Komplex. Er wurde von Spalteneruptionen (Ankaramit, Basanit und Alkalibasalt ) gebildet, und gehört dem Las Cañadas Edifice an . Der Aufschluß liegt im Bereich eines Dyke-Schwarms, dessen Ankaramite z.T. cm-große Pyroxene und blättchenförmige mm-große Sanidine enthalten.