Actividad volcánica
Una vez formado el
magma la roca fundida tiende a ascender hacia la superficie hasta hacer erupción desarrollando un evento de actividad volcánica. Este evento tiende a
ser en menor o mayor grado explosivo.
La explosividad depende principalmente de la
viscosidad del magma, entre mas viscoso, mayor es su grado de explosividad y,
como vimos atrás, en propiedades del magma, la viscosidad a su vez depende de diversos factores. Entre ellos
destaca la composicón del magma, con la que van aparejados diversos aspectos que influyen en la viscosidad. Así, los más silíceos, que son las magmas más viscosos, contienen tetraedros de sílice unidos con cationes más grandes formando macromoleculas que tienen menor facilidad para la movilidad del fundido. Son además los de temperatura de fusion más baja y los fundidos que se mueven con mayor dificultad son precisamente los de más baja temperatura. Y por último los magmas silíceos poseen un mayor contenido de volátiles (vapor de agua y
otros gases).
A profundidad los volátiles se encuentran en solución, debido a la presión que ejercen las
rocas sobreyacentes-encajonantes, pero al elevarse el magma y disminuir esta presión, los volátiles se separan del fundido, formando burbujas y aumentando con ello su volumen con la consecuencia de originarse la explosividad. Como al destapar una botella de champaña, coca cola o agua mineral, de la que sale el gas arrastrando el líquido, en las explosiones volcánicas el gas arrastra ardientes fragmentos diminutos del magma.
En resumen, la combinación de todos estos ingredientes: alto contenido de sílice aparejado con alta viscosidad, baja temperatura, y alto contenido de volátiles, son la receta perfecta para erupciones explosivas.
Actividad volcánica con erupciones tranquilas.
Las erupciones de magmas basálticos son las menos viscosas, en ellas el magma fluye más facilmente, se encuentra a más altas temperaturas, contiene relativamente pocos volátiles y por ello son erupciones menos explosivas. En la actividad volcánica de este tipo, el magma se eleva a partir del manto superior, por lo que son más comunes en los fondos oceánicos, como parte del proceso de crecimiento de la corteza oceánicos. Otras erupciones tranquilas son las asociadas con puntos calientes intraplaca en corteza oceánica, como en el caso de Kilauea, la isla mayor de Hawaii y las de Islandia. Otros sitios intraplaca posiblemente asociados con puntos caliente bajo corteza continental , son los llamados campos monogenéticos, en alusión a que sus volcanes tienen un origen relacionado con un único evento de corta duración. Tal es el caso de los campos monogenéticos de Chichinautzin y de Michoacán-Guanajuato, donde el Paricutín hizo explosión en 1943. Casos similares son: el campo de San Franciso, Arizona (Estados Unidos) y los campos Eifel, y de Chaine de Puy de Alemania y Francia respectivamente.
Las erupciones de este tipo se caracterizan por eventos explosivos iniciales que expelen columnas de poca altura de gases, con fragmentos sólidos principalmente finos (ceniza y lapilli), acompañadas con algunos bloques de lava semiconsolidada que es consolidada al ser expelida y poco tiempo después de caer al suelo. Estas explosiones pueden llegar a construir aparatos volcánicos, cuyas dimensiones dependen del volumen del material expulsado y su pendiente del tamaño de los piroclásticos expelidos. Las explosiones iniciales disminuyen la presión del magma, el cual fluye finalmente por relativas largas distancias. Estos eventos pueden sucederse continuamente en algunos casos (ej. Hawaii e Islandia) o durar solamente el tiempo de un episodio volcánico en otros casos (ej. campos monogenéticos)
Erupción de Mauna Loa de 1984 con sus flujos de lava (foto de R.W. Decker, tomada de Wikipedia, dominio publico)
Actividad volcánica con erupciones explosivas.
Los magmas ricos en sílice como los andesíticos y
sobre todo los riolíticos, son viscosos, esto es muy pegajosos. Eruptan a más bajas
temperaturas que los basálticos y están más enriquecidos en gases
disueltos hasta que el magma está ya muy cerca de la superficie. Cuando en el
magma asciende y disminuye por tanto la presión de la roca encajonante, la fracción gaseosa se separa del fundido, se forman burbujas y se expande el volumen del magma. Si la velocidad de ascenso es rápida, el burbujeo y el volumen se incrementan lo cual produce que el magma viscoso se fragmente en diminutos pedazos ardientes creando un evento explosivo en el que los fragmentos son expulsados por el respiradero volcánico. Estos fragmentos, se denominan piroclastos [del griego pyro, pyros (πυ̃ρ, πῠρός) = fuego y klastos (κλαστό) = roto] y también presentes en menor proporción en erupciones tranquilas.
La expulsion de parte del magma durante una primera explosión, produce a su vez disminución súbita de la presión del magma que se encuentra abajo, produciendo subsecuentes explosiones. En estas explosiones se expelen piroclastos de diverso tamaño, arrastrados
por gases ardientes que fluyen por las laderas. La expulsion de parte
del magma durante las explosiones, permite que al final la lava
degasificada tenga su oportunidad de fluir, formando domos de corta extensión en el caso de las lavas más viscosas.
La erupciones explosivas se presentan en los entornos tectónicos de choque de placas, donde hay fusión parcial del manto debido a adición de agua de la placa subducida, como se mencionó en, el magma bajo nuestros pies, elevándose el magma en "bolsas" hacia la corteza, parte de la cual es parcialmente asimilada. Algunos ejemplos recientes son las explosión del Monte Santa Elena en 1980 en la costa Occidente de Estados Unidos y del Volcán Chichonal en 1982 en la costa pacífica de Chiapas. Otros ejemplos son las históricas erupciones del Krakatoa de 1883 y del Tambora en 1815, que por su cantidad de cenizas tuvo como consecuencia de ocasionar un año sin verano con la muerte de caballos y el invento de la bicicleta para sustituir en parte este tipo de transporte.
Explosión del volcán Monte Santa Elena en 1980 (foto Austin Post, tomada de Wikipedia, dominio público)
La mayoría de las explosiones se detonan con el arrivo de nuevas tandas (batch) de magma a la cámara situada de la superficie. Con frecuencia estos eventos pueden ser detectados debido que provocan un aumento de volumen del terreno, con la elevación de la superficie del aparato volcánico de forma progresiva por meses y hasta años previamente a una erupción. La adición de una nueva tanda de magma, calienta y removiliza a la cámara, aumentando su volumen; ésto produce fracturamiento de la roca que se encuentra por arriba, creando los conductos para el ascenso del magma hacia la superficie. Este proceso suele tardar de semanas hasta años, produciendo erupciones cuasi continuas. Durante estos eventos se desarrollan tremores sísmicos (liberación sostenida de energía asociada con el movimiento del magma y la liberación de gases) o sismos volcánicos que pueden ser detectados y estudiados.
De forma asociada con la explosión, se producen deslizamientos de masas que forman verdaderas avalanchas. La lluvia y deshielos derivados de estos eventos remueven los materiales más finos que son arrastrados como flujos de lodo por las corrientes fluviales.
La mayor parte de las erupciones volcánicas de volcanes activos y material volcánico producido globalmente en el planeta, ocurren en los límites de placas divergentes, en las zonas de rift, seguido por el vulcanismo intraplaca (je. hot spots) y la menor ocurrencia es en los límites convergentes de placas. No obstante es en los límites convergentes donde han ocurrido la mayoría de las erupciones que han impactado a la humanidad y que han sido, por tanto, registradas en tiempos históricos.
Comparativa de erupciones históricas vs. la masa de produccion anual global de material volcánico en los distintos entornos tecónicos
(información tomada de Shmincke, 2006)
Los vulcanólogos han propuesto diversos tipos de explosiones de acuerdo a su grado de explosividad y la altura de la columna de gases y piroclastos que producen, considerando diversos ejemplos actuales e históricos.
De esta forma se designaron como
explosiones hawaiianas e islándicas a las más tranquilas, con columnas de gases
de menos de 100 m de altura, que ocurren de forma casi diaria, en Hawaii, a
partir de un ventiladero o cráter, y en Islandia a lo largo de fracturas.
En el
otro extremo, se designaron como explosiones plinianas a las más explosivas y
de columnas más altas (de 20 km y más), en referencia la ocurrida en el Monte
Vesubio en el año 79 d.C. y descrita por el naturalista Plinio el joven, erupción
que destruyó las ciudades de Pompeya y Herculano. Aunque estas erupciones culminan
con un evento colosal, el tiempo que toma desarrollarlo y periodo de
recurrencia, es de varias decenas a miles de años y hasta decenas de miles de
años. Otro tipo de explosiones cataclismicas, que no forman columnas tan altas son las explosiones laterales debido debido a la exposición del magma viscoso al aire debido a deslizamientos o desobstrucciones del material situado por encima del ventiladero. Este tipo de explosión es la Peleana, en alusión a la ocurrida
en Monte Pelé, de la Isla Martinica, Antillas Menores, en 1902, cuyo flujo piroclástico destruyó la Cd. De San
Pierre en 1902.
Erupciones de explosividad baja-intermedia con columnas menores de 5 km de altura son las tipo estrombliana, que alternan erupciones de poca altura, con periodos de calma, en episodios recurrentes de semanas. Reciben este nombre en alusión a las explosiones que ocurren en el volcán Estrómboli, desde 1934, que son similares a las del volcán Etna al Sur de Sicilia. De un grado mayor de explosividad son las explosiones vulcanianas, que expelen columnas de hasta 15 m de altura, con periodos de recurrencia de meses. La erupcion del Paricutin, tuvo episodios estrombolianos, vulcanianos y tranquilos durante 9 años a partir de 1943.
Ejemplos gráficos de los distintos tipos de erupciones en función del grado de explsividad (volumen de materiales emitidos) y altura de la columna eruptiva.
Las erupciones Surtseyana y Freato-pliniana (no ilustradas) son las que su alta explosividad es debido a la interacción magma-agua.
Indice de Explosividad Volcánica: IEV. Para una más clara cuantificación de la explosividad de las erupciones, actualmente se emplea una escala conocida como “índice de explocividad volcánica (IEV; o bien VEI de sus siglas en ingles), la cual considera adicionalmente a la explosididad y altura de la columna, el volumen de material expelido. Esta es una escala logarítmicaque que va del 0 para erupciones no explosivas, a 8 para las erupciones megacolosales, de las que se tiene noticia por sus registros históricos o geológicos con base en el registro estratigráfico de sus materiales expulsados.
Es importante notar que esta escala califica a las eruciones y no a los volcanes en sí mismos, de tal forma que, dado que un volcán puede erupcionar varias veces, para cada ocasión es muy factible que podría tener un índice distinto.
Índice de explosividad volcánica (figura modificada de Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Volcanic_explosivity_index)