6.1: Tectónica de Placas y Personas

A lo largo del tiempo geológico, los movimientos de las placas en concierto con otros procesos geológicos, como la erosión glacial y de arroyos, han creado algunos de los paisajes más magníficos de la naturaleza. El Himalaya, los Alpes suizos y los Andes son algunos ejemplos espectaculares. Sin embargo, los sismos violentos relacionados con la tectónica de placas han causado terribles catástrofes, como el terremoto de magnitud 7.7 que azotó la provincia china de Hebei en 1976 y mató a 800,000 personas.

Peligros naturales

La mayoría de los terremotos y erupciones volcánicas no golpean aleatoriamente sino que ocurren en áreas específicas, como a lo largo de los límites de las placas Una de esas áreas es el Anillo de Fuego Circun-Pacífico, donde la Placa del Pacífico se encuentra con muchas placas circundantes. El Anillo de Fuego es la zona más activa sísmica y volcánicamente del mundo.

Terremotos

Debido a que muchos centros de población importantes se encuentran cerca de zonas de fallas activas, como el San Andreas, millones de personas han sufrido pérdidas personales y económicas como resultado de terremotos destructivos, y aún más han experimentado movimientos sísmicos. No es sorprendente que algunas personas crean que, cuando llegue el “Big One”, California de repente “se romperá” y “caerá al Pacífico”, o que la Tierra se “abrirá” a lo largo de la falla y “tragará” a personas, autos y casas. Tales creencias no tienen fundamento científico alguno. Aunque el deslizamiento del suelo suele tener lugar en un gran terremoto, la Tierra no se abrirá. Tampoco California caerá al mar, porque la zona de falla sólo se extiende alrededor de 15 km de profundidad, que es sólo alrededor de una cuarta parte del espesor de la corteza continental. Además, California está compuesta por corteza continental, cuya densidad relativamente baja la mantiene en alto, como un iceberg sobre el océano.

Vista aérea, mirando hacia el norte hacia San Francisco, del embalse de Crystal Springs, que sigue la zona de falla de San Andreas. (Fotografía de Robert E. Wallace, USGS.)

Al igual que todos los límites de las placas transformadas, el San Andreas es una falla de huelga-deslizamiento, movimiento a lo largo del cual es predominantemente horizontal. Específicamente, la zona de falla de San Andrés separa las placas del Pacífico y de América del Norte, las cuales están moliendo lentamente una junto a la otra en una dirección aproximadamente norte-sur. La Placa del Pacífico (lado oeste de la falla) se mueve horizontalmente en dirección norte con relación a la Placa de América del Norte (lado este de la falla). Se puede encontrar evidencia del desplazamiento lateral de estas dos masas de tierra a lo largo de la zona de falla, como se ve a partir de las diferencias en la topografía, las estructuras geológicas y, a veces, la vegetación del terreno de un lado a otro de la falla. Por ejemplo, el San Andreas corre directamente a lo largo del embalse de Crystal Springs en la península de San Francisco. Topográficamente, este embalse llena un valle largo, recto y estrecho que se formó por la erosión de las rocas fácilmente erosionables trituradas dentro de la zona de falla.

El movimiento a lo largo del San Andreas puede ocurrir ya sea en sacudidas repentinas o en una cámara lenta y constante llamada fluencia. Los segmentos de falla que se arrastran activamente experimentan muchos sismos pequeños a moderados que causan poco o ningún daño. Estos segmentos rastreros están separados por segmentos de actividad sísmica poco frecuente (llamados brechas sísmicas), áreas que están atrapadas o bloqueadas en su lugar dentro de la zona de falla. Los segmentos bloqueados de la falla almacenan una tremenda cantidad de energía que puede acumularse durante décadas, o incluso siglos, antes de desatarse en terremotos devastadores. Por ejemplo, el Gran Terremoto de San Francisco (magnitud 8.3) en 1906 se rompió a lo largo de un segmento previamente bloqueado de 430 kilómetros de largo del San Andrés, extendiéndose desde Cabo Men-Docino al sur hasta San Juan Bautista.

Mapa del San Andreas y algunas de las otras fallas en California, segmentos de los cuales muestran un comportamiento diferente: bloqueado o rastrero (ver texto). (Simplificado de USGS Professional Paper 1515.)

Las tensiones que se acumulan a lo largo de un segmento bloqueado de la falla y la liberación repentina se pueden visualizar doblando un palo hasta que se rompa. El palo se doblará con bastante facilidad, hasta cierto punto, hasta que el estrés se vuelva demasiado grande y se rompa. Las vibraciones que se sienten cuando el palo se rompe representan la liberación repentina de la energía acumulada. De igual manera, las vibraciones sísmicas producidas cuando el suelo se rompe repentinamente irradian a través del interior de la Tierra desde el punto de ruptura, llamado foco sísmico. El punto geográfico directamente encima del foco se llama epicentro sísmico. En un gran sismo, la energía liberada puede causar daños a cientos a miles de kilómetros de distancia del epicentro.

Una fotografía dramática de caballos muertos por la caída de escombros durante el Gran Terremoto de San Francisco de 1906, cuando un segmento cerrado de la falla de San Andrés se tambaleó repentinamente, causando un devastador terremoto de magnitud 8.3. (Fotografía de Edith Irvine, cortesía de la Biblioteca de la Universidad Brigham Young, Provo, Utah.)

El sismo de magnitud 7.1 Loma Prieta de octubre de 1989 ocurrió a lo largo de un segmento de la Falla de San Andrés que había estado cerrado desde el gran terremoto de San Francisco de 1906. A pesar de que el foco del sismo (aproximadamente 80 km al sur de San Francisco) se centró en una parte escasamente poblada de las montañas de Santa Cruz, el sismo aún causó 62 muertes y casi 6 mil millones de dólares en daños. Tras el sismo de Loma Prieta, la falla permanece bloqueada del Pt. Arena, donde ingresa a California desde el océano, al sur a través de San Francisco y la península al oeste de la bahía de San Francisco, planteando así la amenaza de un posible terremoto destructivo que se produce en una zona mucho más densamente poblada.

La menos conocida Falla Hayward que corre al este de la Bahía de San Francisco, sin embargo, puede representar una amenaza potencial tan grande como, o quizás incluso mayor que, la de San Andreas. De las escenas televisadas de los daños causados por el terremoto de magnitud 7.2 que azotó a Kobe, Japón, el 16 de enero de 1995, los residentes del Área de la Bahía vieron la posible devastación que podría ocurrir si un terremoto de tamaño comparable golpeara a lo largo de la Falla Hayward. Esto se debe a que la falla de Hayward y Nojima que produjo el sismo de Kobe son bastante similares en varias formas. No solo son del mismo tipo (strike-slip), también tienen aproximadamente la misma longitud (60p; 80 km) y ambos atraviesan áreas urbanas densamente pobladas, con muchos edificios, autopistas y otras estructuras construidas sobre vertederos de bahías inestables.

El 17 de enero de 1994, uno de los desastres naturales más costosos en la historia de Estados Unidos azotó el sur de California. Un terremoto de magnitud 6.6 golpeó cerca de Northridge, una comunidad ubicada en el poblado Valle de San Fernando dentro de la ciudad de Los Ángeles, California. Este desastre, que mató a más de 60 personas, causó un daño estimado de $30 mil millones, casi cinco veces el resultado del sismo de Loma Prieta. El terremoto de Northridge no implicó directamente el movimiento a lo largo de una de las hebras del sistema de falla de San Andrés. En cambio, ocurrió a lo largo de la falla de empuje de las montañas de Santa Mónica, una de varias fallas ocultas más pequeñas (llamadas fallas de empuje ciego) al sur de la zona de la falla de San Andrés donde se dobla hacia el este, aproximadamente paralela a la Cordillera Transversal. Con una falla de empuje, cuyo plano está inclinado a la superficie de la Tierra, un lado se mueve hacia arriba sobre el otro. El movimiento a lo largo de una falla de empuje ciego no rompe la superficie del suelo, por lo que es difícil o imposible mapear estas fallas ocultas pero potencialmente peligrosas. Aunque los científicos han encontrado elevación medible en varios lugares de la Cordillera Transversal, no han encontrado ninguna evidencia concluyente de ruptura del suelo del terremoto de Northridge de 1994. Sismos similares azotaron la región en 1971 y 1987; el terremoto de San Fernando (1971) causó daños sustanciales, incluyendo el colapso de un hospital y varios pasos elevados de la autopista.

No todo movimiento de culpa es tan violento y destructivo. Cerca de la ciudad de Hollister en el centro de California, la falla de Calaveras se inclina hacia el San Andreas. Aquí, la falla de Calaveras se arrastra a un ritmo lento y constante, planteando poco peligro. Gran parte de la falla de Calaveras se arrastra a una tasa promedio de 5 a 6 mm/año. En promedio, Hollister tiene unos 20 mil sismos al año, la mayoría de los cuales son demasiado pequeños para ser sentidos por los residentes. Es raro que una zona en proceso de fluencia experimente un sismo de magnitud mayor a 6.0 porque el estrés se está aliviando continuamente y, por lo tanto, no se acumula. El movimiento de fallas y fluencia generalmente no es amenazante, lo que resulta solo en un desplazamiento gradual de carreteras, cercas, aceras, tuberías y otras estructuras que cruzan la falla. Sin embargo, la persistencia de la fluencia de fallas plantea una molestia costosa en términos de mantenimiento y reparación.

Los sismos de placa media, los que ocurren en el interior de las placas, son mucho menos frecuentes que los de los límites de las placas y son más difíciles de explicar. Los sismos a lo largo de la costa atlántica de Estados Unidos están muy probablemente relacionados de alguna manera con el movimiento hacia el oeste de la Placa Norteamericana alejándose de la Cordillera del Atlántico Medio, un proceso continuo iniciado con la desintegración de Pangea. Sin embargo, las causas de estos sismos poco frecuentes aún no se entienden.

Los sismos de la costa este, como el que azotó Charleston, Carolina del Sur, en 1886 se sienten sobre un área mucho mayor que los sismos ocurridos en la costa oeste, debido a que la mitad oriental del país está compuesta principalmente por rocas más viejas que no han sido fracturadas y agrietadas por la frecuente actividad sísmica en el pasado geológico reciente. La roca altamente fracturada y aplastada absorbe más energía sísmica que la roca menos fracturada. El sismo de Charleston, con una magnitud estimada de alrededor de 7.0, se sintió tan lejos como Chicago, a más de 1.300 km al noroeste, mientras que los sismos de Loma Prieta de magnitud 7.1 no se sintieron más lejos que Los Ángeles, a unos 500 km al sur. Los sismos que más se sintieron jamás en Estados Unidos se centraron cerca de la ciudad de Nuevo Madrid, Misuri, en 1811 y 1812. Tres sismos, que se sintieron tan lejanos como Washington D.C., se estimaron cada uno por encima de 8.0 de magnitud. La mayoría de nosotros no asociamos sismos con la ciudad de Nueva York, pero debajo de Manhattan hay una red de fallas que se cruzan, algunas de las cuales son capaces de provocar sismos. El terremoto más reciente que azotó a la ciudad de Nueva York ocurrió en 1985 y midió 4.0 en magnitud, y un par de sismos (magnitud 4.0 y 4.5) sacudieron a Reading, Pensilvania, en enero de 1994 causando daños menores.

Izquierda: Arrastrándose por la falla de Calaveras ha doblado el muro de contención y compensado la acera a lo largo de la calle 5 en Hollister, California (unos 75 km al sur-sureste de San José). Derecha: Acercamiento del desplazamiento del bordillo. (Fotografías de W. Jacquelyne Kious.)

Sabemos en general cómo ocurren la mayoría de los sismos, pero ¿podemos predecir cuándo golpearán? Esta pregunta ha desafiado y frustrado a científicos que estudian probables precursores de terremotos moderados y grandes. Desde principios de la década de 1980, los geólogos y sismólogos han estado estudiando intensamente un segmento del San Andreas cerca del pequeño pueblo de Parkfield, ubicado aproximadamente a medio camino entre San Francisco y Los Ángeles, para tratar de detectar los cambios físicos y químicos que podrían ocurrir, tanto por encima como por debajo del suelo, antes de que golpee un sismo. El USGS y las agencias estatales y locales han cubierto Parkfield y el campo circundante con sismógrafos, medidores de fluencia, medidores de tensión y otros dispositivos de medición del movimiento del suelo.

Fotografía de exposición temporal del sistema de medición de movimiento del suelo con láser electrónico en funcionamiento en Parkfield, California, para rastrear el movimiento a lo largo de la falla de San Andrés (ver texto). (Fotografía de John Nakata, USGS.)

El segmento Parkfield ha experimentado sismos de magnitud 6.0 aproximadamente cada 22 años en promedio desde 1881. Durante los dos sismos más recientes (1934, 1966), la misma sección de la falla se deslizó y la cantidad de deslizamiento fue aproximadamente la misma. En 1983, esta evidencia, además de la historia de actividad sísmica registrada anteriormente, llevó al USGS a predecir que había una probabilidad del 95 por ciento de que un sismo de 6.0 golpeara Parkfield antes de 1993. Pero el terremoto anticipado de magnitud 6.0 o superior no se materializó. El experimento de Parkfield continúa, y sus objetivos principales permanecen sin cambios: emitir una predicción a corto plazo; monitorear y analizar los efectos geofísicos y geoquímicos antes, durante y después del terremoto anticipado; y desarrollar comunicaciones efectivas entre científicos, manejo de emergencias funcionarios, y el público en la respuesta a peligros sísmicos.

Mientras los científicos están estudiando e identificando posibles precursores que conduzcan al próximo terremoto de Parkfield, también están observando estos mismos precursores para ver si pueden estar ocurriendo a lo largo de otros segmentos de la falla. Los geocientíficos han utilizado estudios de terremotos pasados, junto con los datos y la experiencia adquirida en el experimento de Parkfield, para estimar las probabilidades de que ocurran grandes sismos a lo largo de todo el sistema de fallas de San Andreas. En 1988, el USGS identificó seis segmentos del San Andreas como los más propensos a ser golpeados por un terremoto de magnitud 6.5 o mayor dentro de los próximos treinta años (1988-2018). El sismo de Loma Prieta en 1989 ocurrió a lo largo de uno de estos seis segmentos. El experimento Parkfield y otros estudios realizados por el USGS como parte del Programa Nacional de Reducción de Riesgos de Sismo han llevado a una mayor conciencia oficial y pública sobre la inevitabilidad de la futura actividad sísmica en California. En consecuencia, los residentes y los funcionarios estatales y locales se han vuelto más diligentes en la planeación y preparación para el próximo gran sismo.

Erupciones volcánicas

Al igual que con los sismos, la actividad volcánica está vinculada a procesos placa-tectónicos. La mayoría de los volcanes activos sobre el mar del mundo se encuentran cerca de los límites de placas convergentes donde se está produciendo la subducción, particularmente alrededor de la cuenca del Pacífico. Sin embargo, mucho más vulcanismo —que produce aproximadamente tres cuartas partes de toda la lava que estalló en la Tierra— tiene lugar de manera invisible debajo del océano, principalmente a lo largo de los centros oceánicos que se extienden, como la Cordillera del Atlántico Medio y la Elevación del Pacífico Oriental.

Los volcanes de la zona de subducción como el Monte St. Helens (en el estado de Washington) y el Monte Pinatubo (Luzón, Filipinas), se llaman conos compuestos y típicamente erupcionan con fuerza explosiva, debido a que el magma es demasiado rígido para permitir el escape fácil de los gases volcánicos. Como consecuencia, las tremendas presiones internas aumentan a medida que los gases atrapados se expanden durante el ascenso, antes de que la presión reprimida se libere repentinamente en una violenta erupción. Un proceso tan explosivo se puede comparar con poner el pulgar sobre una botella abierta de una bebida carbonatada, agitarla vigorosamente y luego quitar rápidamente el pulgar. La acción de agitación separa los gases del líquido para formar burbujas, aumentando la presión interna. La liberación rápida del pulgar permite que los gases y el líquido broten con velocidad y fuerza explosivas.

En 1991, dos volcanes en el borde occidental de la Placa de Filipinas produjeron grandes erupciones. El 15 de junio, el monte Pinatubo arrojó cenizas 40 km al aire y produjo enormes flujos de ceniza (también llamados flujos piroclásticos) y flujos de lodo que devastaron una gran área alrededor del volcán. Pinatubo, ubicado a 90 km de Manila, había estado latente durante 600 años antes de la erupción de 1991, que se ubica como una de las erupciones más grandes de este siglo. También en 1991, el Volcán Unzen de Japón, ubicado en la isla de Kyushu a unos 40 km al este de Nagasaki, despertó de sus 200 años de sueño para producir una nueva cúpula de lava en su cumbre. A partir de junio, los repetidos colapsos de esta cúpula activa generaron flujos destructivos de cenizas que recorrieron sus laderas a velocidades de hasta 200 km por hora. Unzen es uno de los más de 75 volcanes activos en Japón; su erupción en 1792 mató a más de 15 mil personas, el peor desastre volcánico en la historia del país.

Un penacho volcánico de 18 km de altura proveniente de una serie de erupciones explosivas del Monte Pinatubo que comenzaron el 12 de junio de 1991, vista desde la Base Aérea Clark (unos 20 km al este del volcán). Tres días después, la erupción más poderosa produjo un penacho que se elevó casi 40 km, penetrando bien en la estratosfera. (Fotografía de David H. Harlow, USGS.)

Si bien las erupciones de Unzen han causado muertes y daños locales considerables, el impacto de la erupción del Monte Pinatubo en junio de 1991 fue global. Temperaturas ligeramente más frías de lo habitual registradas en todo el mundo y las brillantes puestas de sol y amaneceres se han atribuido a esta erupción que envió cenizas finas y gases altos a la estratosfera, formando una gran nube volcánica que se desplazó alrededor del mundo. El dióxido de azufre (SO2) en esta nube —alrededor de 22 millones de toneladas— combinado con agua para formar gotitas de ácido sulfúrico, bloqueando parte de la luz solar para que no llegue a la Tierra y, por lo tanto, enfriando las temperaturas en algunas regiones hasta en 0.5 °C Una erupción del tamaño del Monte Pinatubo podría afectar el clima para unos años. Un fenómeno similar ocurrió en abril de 1815 con la erupción cataclísmica del volcán Tambora en Indonesia, la erupción más poderosa de la historia registrada. La nube volcánica de Tambora bajó las temperaturas globales hasta en 3 °C. Incluso un año después de la erupción, la mayor parte del hemisferio norte experimentó temperaturas mucho más frías durante los meses de verano. En parte de Europa y en Norteamérica, 1816 era conocido como “el año sin verano”.

Además de posiblemente afectar el clima, las nubes volcánicas de erupciones explosivas también representan un peligro para la seguridad de la aviación. Durante las últimas dos décadas, más de 60 aviones, en su mayoría aviones comerciales, han sido dañados por encuentros en vuelo con cenizas volcánicas. Algunos de estos encuentros han resultado en la pérdida de potencia de todos los motores, lo que ha provocado aterrizajes de emergencia. Por suerte, a la fecha no se han producido choques por causa de aviones a reacción volando hacia cenizas volcánicas.

Diagrama que muestra las dos capas inferiores de la atmósfera: la troposfera y la estratosfera. El tropopause—el límite entre estas dos capas— varía en altitud de 8 a 18 km (líneas blancas discontinuas), dependiendo de la latitud de la Tierra y la estación del año. La cumbre del monte. Se dan como referencia el Everest (fotografía incrustada) y las altitudes comúnmente voladas por aviones comerciales. (Fotografía de David G. Howell, USGS.)

Desde el año 1600 d.C., casi 300,000 personas han sido asesinadas por erupciones volcánicas. La mayoría de las muertes fueron causadas por flujos piroclásticos y flujos de lodo, peligros mortales que a menudo acompañan a erupciones explosivas de volcanes de la zona de subducción. Los flujos piroclásticos, también llamados nuées ardentes (“nubes brillantes” en francés), son mezclas incandescentes de rápido movimiento, parecidas a avalancha, que abrazan el suelo de escombros volcánicos calientes, cenizas y gases que pueden viajar a velocidades superiores a 150 km por hora. Aproximadamente 30 mil personas murieron por flujos piroclásticos durante la erupción del Mont Pelée en 1902 en la isla de Martinica en el Caribe. En marzo-abril de 1982, tres erupciones explosivas del Volcán El Chichón en el Estado de Chiapas, sureste de México, causaron el peor desastre volcánico en la historia de ese país. Pueblos a menos de 8 km del volcán fueron destruidos por flujos piroclásticos, matando a más de 2,000 personas.

Los flujos de lodo (también llamados flujos de escombros o lahares, un término indonesio para flujos de lodo volcánicos) son mezclas de desechos volcánicos y agua. El agua suele provenir de dos fuentes: la lluvia o el derretimiento de la nieve y el hielo por los escombros volcánicos calientes. Dependiendo de la proporción de agua a material volcánico, los flujos de lodo pueden variar desde inundaciones espesas hasta flujos espesos que tienen la consistencia del cemento húmedo. A medida que los flujos de lodo barren por las empinadas laderas de los volcanes compuestos, tienen la fuerza y la velocidad para aplanar o enterrar todo a su paso. Cenizas calientes y flujos piroclásticos de la erupción del volcán Nevado del Ruiz en Colombia, Sudamérica, derritieron nieve y hielo sobre el pico andino de 5,390 m de altura; los flujos de lodo resultantes enterraron la ciudad de Armero, matando a 25 mil personas.

Vista aérea de la ciudad de Armero, Colombia, devastada por los flujos de lodo desencadenados por la erupción del Nevado del Ruiz en noviembre de 1985. Los flujos de lodo destruyeron todo a su paso y mataron a unas 25 mil personas. (Fotografía de Darrell G. Herd, USGS.)

Las erupciones de los volcanes hawaianos y la mayoría de los otros volcanes de placa media difieren mucho de las de los conos compuestos. Mauna Loa y Kilauea, en la isla de Hawai, son conocidos como volcanes escudo, porque se asemejan a la forma ancha y redondeada del escudo de un antiguo guerrero. Los volcanes de escudo tienden a estallar de forma no explosiva, principalmente vertiendo enormes volúmenes de lava fluida. Las erupciones de tipo hawaiano rara vez amenazan la vida porque la lava avanza lo suficientemente lentamente como para permitir la evacuación segura de las personas, pero los grandes flujos de lava pueden causar pérdidas económicas considerables al destruir propiedades y tierras agrícolas. Por ejemplo, la lava de la erupción en curso de Kilauea, que comenzó en enero de 1983, ha destruido más de 200 estructuras, enterrado kilómetros de carreteras e interrumpido la vida cotidiana de los residentes locales. Debido a que los volcanes hawaianos entran en erupción con frecuencia y representan poco peligro para los humanos, proporcionan un laboratorio natural ideal para estudiar de manera segura los fenómenos volcánicos a corta distancia. El Observatorio de Volcanes Hawaianos del USGS, en el borde de Kilauea, fue uno de los primeros observatorios volcánicos modernos del mundo, establecidos a principios de este siglo.

Wahaula Visitor Center, Parque Nacional de los Volcanes de Hawái, fue una de las más de 200 estructuras invadidas por flujos de lava (primer plano) de la erupción actual de 1983 en el Volcán Kilauea. (Fotografía de J.D. Griggs, USGS.)

En la historia registrada, las erupciones explosivas en los volcanes de la zona de subducción (convergente-límite) han planteado el mayor peligro para las civilizaciones. Sin embargo, los científicos han estimado que aproximadamente tres cuartas partes del material que estalló en la Tierra cada año se origina en las crestas oceánicas que se extienden Sin embargo, aún no se ha observado ninguna erupción submarina profunda “en vivo” por los científicos. Debido a que las grandes profundidades del agua imposibilitan una fácil observación, se han realizado pocos estudios detallados de los numerosos sitios de erupción posibles a lo largo de la tremenda longitud (50,000 km) del sistema global de crestas del medio oceánico. Sin embargo, recientemente, estudios repetidos de sitios específicos a lo largo de la cordillera Juan de Fuca, frente a las costas de Oregón y Washington, han mapeado depósitos de lava fresca, que deben haber estado en erupción en algún momento entre las encuestas. En junio de 1993, se detectaron señales sísmicas típicamente asociadas con erupciones submarinas —llamadas fases T— a lo largo de parte de la cresta Juan de Fuca en expansión e interpretadas como causadas por la actividad eruptiva.

Islandia, donde la cordillera del Atlántico Medio está expuesta en tierra, es una historia diferente. Es fácil ver muchos volcanes islandeses erupcionar de manera no explosiva de los respiraderos de fisuras, de manera similar a las erupciones típicas hawaianas; otros, como el Volcán Hekla, hacen erupción explosivamente. (Después de la catastrófica erupción de Hekla en 1104, se pensó en el mundo cristiano como la “Boca al Infierno”). La voluminosa, pero en su mayoría no explosiva, erupción en Lakagígar (Laki), Islandia, en 1783, resultó en uno de los peores desastres volcánicos del mundo. Alrededor de 9 mil personas —casi el 20% de la población del país en ese momento— murieron de inanición tras la erupción, debido a que su ganado había perecido por pastar sobre pasto contaminado por gases ricos en flúor emitidos durante esta erupción de ocho meses de duración.

Tsunamis

Los grandes terremotos que ocurren a lo largo de las zonas de subducción son especialmente peligrosos, ya que pueden desencadenar tsunamis (de la palabra japonesa tsunami que significa “ola portuaria”) y representar un peligro potencial para las comunidades costeras y las islas que salpican el Pacífico. A los tsunamis a menudo se les llama erróneamente “maremotos” cuando, de hecho, no tienen nada que ver con la acción de las mareas. Más bien, los tsunamis son olas marinas sísmicas causadas por sismos, deslizamientos de tierra submarinos y, con poca frecuencia, por erupciones de volcanes insulares. Durante un gran sismo, el fondo marino puede moverse varios metros y de repente se pone en movimiento una enorme cantidad de agua, chapoteando de un lado a otro durante varias horas. El resultado es una serie de olas que atraviesan el océano a velocidades de más de 800 km por hora, comparables a las de los aviones comerciales. La energía y el impulso de estas olas transoceánicas pueden llevarlas a miles de kilómetros de su origen antes de estrellarse contra islas lejanas o zonas costeras.

Una ola gigante engulle el muelle de Hilo, Hawai, durante el tsunami de 1946, que mató a 159 personas. La flecha apunta a un hombre que fue barrido segundos después. (Fotografía retocada cortesía de NOAA/EDIS.)

Para alguien en un barco en mar abierto, el paso de una ola de tsunami apenas elevaría la superficie del agua. Sin embargo, cuando llega a aguas menos profundas cerca de la costa y “toca fondo”, la ola del tsunami aumenta de altura, acumulándose en una enorme pared de agua. A medida que un tsunami se acerca a la orilla, el agua cerca de la costa suele retroceder durante varios minutos —el tiempo suficiente para que alguien sea atraído a recoger conchas marinas expuestas, peces, etc.— antes de precipitarse repentinamente de regreso hacia tierra con una velocidad y altura aterradoras.

La erupción del volcán Krakatau en 1883, ubicada en el Estrecho de la Sunda entre las islas de Sumatra y Java, Indonesia, proporciona un excelente ejemplo de un tsunami causado por la erupción. Una serie de tsunamis arrasaron 165 pueblos costeros en Java y Sumatra, matando a 36 mil personas. Los tsunamis más grandes fueron registrados por mareómetros tan lejanos como la costa sur de la península arábiga, ¡a más de 7.000 km de Krakatau!

Las islas hawaianas son especialmente vulnerables a los tsunamis destructivos generados por grandes terremotos en el Anillo de Fuego Circun-Pacífico. Se muestran tiempos de viaje (en horas) para los tsunamis producidos por el sismo de Concepción de 1960, Chile, (curvas moradas) y por el terremoto de 1964 Viernes Santo, Valdez (Anchorage), Alaska (curvas rojas). Los tsunamis de 1960 mataron a 61 personas y causaron cerca de 24 millones de dólares en daños.

Debido a los tsunamis asesinos pasados, que han causado cientos de muertes en la isla de Hawái y en otros lugares, el Centro Internacional de Información sobre Tsunamis fue creado en 1965. Este centro emite alertas de tsunami basadas en información de sismo y altura de ola recopilada de estaciones sísmicas y mareométricas ubicadas alrededor de la cuenca del Océano Pacífico y en Hawai.

Recursos naturales

Muchos de los recursos naturales de la Tierra de energía, minerales y suelo se concentran cerca de los límites de las placas pasadas o presentes. La utilización de estos recursos fácilmente disponibles ha sostenido a las civilizaciones humanas, tanto ahora como en el pasado.

Suelos fértiles

Los volcanes claramente pueden causar mucho daño y destrucción, pero a largo plazo también han beneficiado a la gente. A lo largo de miles a millones de años, la descomposición física y la meteorización química de las rocas volcánicas han formado algunos de los suelos más fértiles de la Tierra. En regiones tropicales y lluviosas, como el lado de barlovento (noreste) de la isla de Hawái, la formación de suelo fértil y el crecimiento de una exuberante vegetación después de una erupción pueden ser tan rápidos como unos pocos cientos de años. Algunas de las primeras civilizaciones (por ejemplo, griega, etrusca y romana) se asentaron en los ricos y fértiles suelos volcánicos de la región Mediterránea-Egeo. Algunas de las mejores regiones arrozadoras de Indonesia están a la sombra de volcanes activos. De manera similar, muchas regiones agrícolas principales en el oeste de los Estados Unidos tienen suelos fértiles, total o principalmente, de origen volcánico.

Depósitos de mineral

La mayoría de los minerales metálicos que se extraen en el mundo, como el cobre, el oro, la plata, el plomo y el zinc, están asociados con magmas que se encuentran profundamente dentro de las raíces de volcanes extintos ubicados sobre las zonas de subducción. El magma ascendente no siempre llega a la superficie para entrar en erupción; en cambio, puede enfriarse y endurecerse lentamente debajo del volcán para formar una amplia variedad de rocas cristalinas (generalmente llamadas rocas plutónicas o graníticas). Algunos de los mejores ejemplos de rocas graníticas tan profundas, luego expuestas por la erosión, se muestran magníficamente en el Parque Nacional Yosemite de California. Los depósitos de mineral comúnmente se forman alrededor de los cuerpos de magma que alimentan los volcanes porque hay un suministro listo de calor, que mueve y hace circular por convección los fluidos que contienen minerales. Los metales, originalmente dispersos en cantidades traza en magma o rocas sólidas circundantes, se concentran circulando fluidos calientes y pueden redepositarse, en condiciones favorables de temperatura y presión, para formar ricas vetas minerales.

Los respiraderos volcánicos activos a lo largo de las crestas oceánicas en expansión crean ambientes ideales para la circulación de fluidos ricos en minerales y para la deposición de mineral. Agua tan caliente como 380 °C brota de las fuentes geotérmicas a lo largo de los centros de expansión. El agua se ha calentado durante la circulación por contacto con las rocas volcánicas calientes que forman la cresta. Las aguas termales de aguas profundas que contienen una abundancia de minerales minerales de color oscuro (sulfuros) de hierro, cobre, zinc, níquel y otros metales se llaman “fumadores negros”. En raras ocasiones, dichos depósitos de mineral de aguas profundas se exponen posteriormente en restos de corteza oceánica antigua que han sido raspados y dejados (“varados”) sobre la corteza continental durante procesos de subducción pasados. El macizo de Troodos en la isla de Chipre es quizás el ejemplo más conocido de una corteza oceánica tan antigua. Chipre era una fuente importante de cobre en el mundo antiguo, y los romanos llamaban al cobre el “metal chipriano”; la palabra latina para cobre es ciprium.

Combustibles fósiles

El petróleo y el gas natural son los productos del entierro profundo y la descomposición del material orgánico acumulado en cuencas geológicas que flanquean cadenas montañosas formadas por procesos placa-tectónicos. El calor y la presión en profundidad transforman el material orgánico descompuesto en pequeñas bolsas de gas y petróleo líquido, que luego migran a través de los espacios porosos y aberturas más grandes en las rocas circundantes y se recolectan en embalses, generalmente dentro de los 5 km de la superficie de la Tierra. El carbón también es un producto de los restos vegetales descompuestos acumulados, posteriormente enterrados y compactados debajo de los sedimentos superpuestos. La mayor parte del carbón se originó como turba en antiguos pantanos creados hace muchos millones de años, asociados con el drenaje e inundación de masas terrestres causadas por cambios en el nivel del mar relacionados con la tectónica de placas y otros procesos geológicos. Por ejemplo, los yacimientos de carbón de los Apalaches se formaron hace unos 300 millones de años en una cuenca baja que se inundó y drenó alternativamente.

Half Dome visto desde Glacier Point, Parque Nacional Yosemite, se eleva a más de un kilómetro sobre el fondo del valle. Las rocas graníticas que forman Half Dome y otras características espectaculares del Parque representan magma no erupcionado posteriormente expuesto por la erosión profunda y la glaciación. (Fotografía de Carroll Ann Hodges, USGS.)

Energía geotérmica

La energía geotérmica puede aprovecharse del calor natural de la Tierra asociado con volcanes activos o volcanes inactivos geológicamente jóvenes que siguen emitiendo calor a profundidad. El vapor de los fluidos geotérmicos de alta temperatura se puede utilizar para impulsar turbinas y generar energía eléctrica, mientras que los fluidos de temperatura más baja proporcionan agua caliente para fines de calentamiento de espacios, calor para invernaderos y usos industriales, y aguas termales o calientes en los spas del resort. Por ejemplo, el calor geotérmico calienta más del 70 por ciento de los hogares en Islandia, y el campo geotérmico The Geysers en el norte de California produce suficiente electricidad para satisfacer las demandas de energía de San Francisco. Además de ser un recurso energético, algunas aguas geotermales también contienen azufre, oro, plata y mercurio que se pueden recuperar como subproducto de la producción de energía.

Central geotérmica en The Geysers cerca de la ciudad de Santa Rosa en el norte de California. El área de géiseres es el mayor desarrollo geotérmico del mundo. (Fotografía de Julie Donnelly-Nolan, USGS.)

Un reto formidable

A medida que aumente la población mundial y se industrialicen más países, la demanda mundial de recursos minerales y energéticos seguirá creciendo. Debido a que la gente ha estado usando recursos naturales durante milenios, la mayoría de los recursos minerales, combustibles fósiles y geotérmicos de fácil ubicación ya han sido aprovechados. Por necesidad, el foco del mundo se ha centrado en las regiones más remotas e inaccesibles del mundo, como el fondo oceánico, los continentes polares y los recursos que se encuentran más profundamente en la corteza terrestre. Encontrar y desarrollar dichos recursos sin dañar el medio ambiente presentará un reto formidable en las próximas décadas. Un mejor conocimiento de la relación entre la tectónica de placas y los recursos naturales es esencial para enfrentar este desafío.

Granjero arando un exuberante arrozal en el centro de Java, Indonesia; el volcán Sundoro se cierne al fondo. Las áreas de cultivo de arroz más preciadas tienen suelos fértiles formados a partir de la descomposición de los depósitos volcánicos jóvenes. (Fotografía de Robert I. Labranza, USGS.)

Los beneficios a largo plazo de la tectónica de placas deberían servirnos como un recordatorio constante para nosotros de que el planeta Tierra ocupa un nicho único en nuestro sistema solar. La apreciación del concepto de tectónica de placas y sus consecuencias ha reforzado la noción de que la Tierra es un todo integrado, no una colección aleatoria de partes aisladas. El esfuerzo global por comprender mejor este concepto revolucionario ha ayudado a unir a la comunidad de las ciencias de la tierra y a subrayar los vínculos entre las diferentes disciplinas científicas. Al entrar en el siglo XXI, cuando los recursos finitos de la Tierra serán más tensos por el crecimiento explosivo de la población, los científicos de la tierra deben esforzarse por comprender mejor nuestro planeta dinámico. Debemos ser más ingeniosos para cosechar los beneficios a largo plazo de la tectónica de placas, mientras afrontamos sus impactos adversos a corto plazo, como terremotos y erupciones volcánicas.

Colaboradores y Atribuciones

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