4.5: Vulcanismo

Cuando el magma emerge sobre la superficie de la Tierra, la roca fundida se llama lava. Un volcán es un tipo de formación de tierra creada cuando la lava se solidifica en roca. Los volcanes han sido una parte importante de la sociedad humana durante siglos, aunque su comprensión ha aumentado enormemente a medida que nuestra comprensión de la tectónica de placas los ha hecho menos misteriosos. Esta sección describe la ubicación, el tipo, los peligros y el monitoreo del volcán.

Distribución y Tectónica

Figura\(\PageIndex{1}\): Asociación de volcanes con límites de placas

La mayoría de los volcanes son volcanes interplacas. Los volcanes interplaca se encuentran en los límites de placa activos creados por el vulcanismo en las crestas del océano medio, las zonas de subducción y las grietas continentales. El prefijo “inter- “significa entre. Algunos volcanes son volcanes intraplaca. El prefijo “intra- “significa dentro, y los volcanes intraplaca se encuentran dentro de placas tectónicas, muy alejadas de los límites de las placas. Muchos volcanes intraplaca están formados por puntos calientes.

Volcanes en las crestas oceánicas

Figura\(\PageIndex{1}\): Mapa de crestas oceánicas en todo el mundo.

La mayor parte del vulcanismo en la Tierra ocurre en el fondo oceánico a lo largo de las crestas oceánicas, un tipo de límite de placa divergente (ver Capítulo 2). Estos volcanes interplacas también son los menos observados y famosos ya que la mayoría de ellos se encuentran a menos de 3,000-4,500 m (10,000-15,000 pies) del océano y las erupciones son lentas, suaves y supurantes. Una excepción son los volcanes interplaca de Islandia. Las placas oceánicas divergentes y adelgazantes permiten que la roca caliente del manto se eleve, liberando presión y causando fusión por descompresión. La roca ultramáfica del manto, constituida principalmente por peridotita, se funde parcialmente y genera magma que es basáltico. Debido a esto, casi todos los volcanes en el fondo oceánico son basálticos.

De hecho, la mayor parte de la litosfera oceánica es basáltica cerca de la superficie, con gabro fanerítico y peridotita ultramáfica debajo [10].

Figura\(\PageIndex{1}\): Almohada de basalto en el fondo marino cerca de Hawai.

Cuando la lava basáltica entra en erupción bajo el agua, emerge en pequeñas explosiones y/o forma estructuras en forma de almohada llamadas basaltos de almohada. Estas erupciones del fondo marino permiten que ecosistemas submarinos enteros prosperen en las profundidades del océano alrededor de las crestas oceánicas. Este ecosistema existe alrededor de respiraderos altos que emiten agua negra y caliente rica en minerales llamados respiraderos hidrotermales de aguas profundas, también conocidos como fumadores negros.

Figura\(\PageIndex{1}\): Ventilación hidrotermal de fumador negro con una colonia de gusanos tubulares gigantes de 2+ m (6'+).

Figura\(\PageIndex{1}\): Distribución de campos de ventilación hidrotermal.

Sin luz solar para apoyar la fotosíntesis, estos organismos utilizan en cambio un proceso llamado quimiosíntesis. Ciertas bacterias son capaces de convertir el sulfuro de hidrógeno (H ₂ S), un gas que huele a huevos podridos, en nutrientes y agua que soportan la vida. Los organismos más grandes pueden comer estas bacterias o absorber nutrientes y agua producidos por bacterias que viven simbióticamente dentro de sus cuerpos [11]. Los tres videos muestran algunos de los ecosistemas que se encuentran alrededor de los respiraderos hidrotermales de aguas profundas.

Volcanes en zonas de subducción

Figura\(\PageIndex{1}\): Distribución de volcanes en el planeta. Haga clic aquí para ver un mapa interactivo de las distribuciones de volcanes.

El segundo lugar más comúnmente encontrado para vulcanismo es adyacente a las zonas de subducción, un tipo de límite de placa convergente (ver Capítulo 2). El proceso de subducción expulsa el agua de los minerales hidratados en la losa descendente, lo que provoca que el flujo se derrita en la roca del manto suprayacente. Debido a que el vulcanismo de subducción ocurre en un arco volcánico, la corteza engrosada promueve la fusión parcial y la diferenciación del magma. Estos evolucionan el magma máfico del manto a magma más rico en sílice. El Anillo de Fuego que rodea el Océano Pacífico, por ejemplo, está dominado por erupciones generadas por subducción de lava principalmente rica en sílica; los volcanes y plutones consisten principalmente en rocas intermedias a félsicas como andesita, riolita, piedra pómez y toba.

Volcanes en las fisuras continentales

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Figura\(\PageIndex{1}\): Conos de ceniza basáltica del Desierto de Roca Negra cerca de Castor, Utah.

Algunos volcanes se crean en las grietas continentales, donde el adelgazamiento de la corteza es causado por placas litosféricas divergentes, como la Cuenca del Rift de África Oriental en África. El vulcanismo causado por el adelgazamiento de la corteza sin rasgaduras continentales se encuentra en la provincia de Cuenca y Cordillera en América del Norte. En esta ubicación, la actividad volcánica es producida por el magma ascendente que estira la corteza suprayacente (ver figura). El material de la corteza inferior o del manto superior se eleva a través de la corteza adelgazada, libera presión y se somete a fusión parcial inducida por descompresión. Este magma es menos denso que la roca circundante y continúa elevándose a través de la corteza hasta la superficie, haciendo erupción como lava basáltica. Estas erupciones suelen resultar en basaltos de inundación, conos de ceniza y flujos de lava basáltica (ver video). Conos de ceniza relativamente jóvenes de lava basáltica se pueden encontrar en el centro-sur de Utah, en el Campo Volcánico del Desierto de Roca Negra, que forma parte de la zona de extensión de la corteza de Cuenca y Cordillera. Estos conos de ceniza y flujos de lava de Utah comenzaron a estallar hace alrededor de 6 millones de años, con la última erupción ocurriendo hace 720 años [12].

Hotspots

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Figura\(\PageIndex{1}\): Diagrama que muestra una fuente no móvil de magma (penacho del manto) y una placa de anulación móvil.

Los puntos calientes son la principal fuente de vulcanismo intraplaca. Los puntos calientes ocurren cuando las placas litosféricas se deslizan sobre un penacho de manto caliente, una columna ascendente de roca sólida calentada que se origina en lo profundo del manto. El penacho del manto genera derretimientos a medida que sube el material, con el magma subiendo aún más. Cuando el magma ascendente alcanza la corteza litosférica, se extiende en una cabeza en forma de hongo que tiene decenas a cientos de kilómetros de ancho.

Figura\(\PageIndex{1}\): El rastro del hotspot de Yellowstone, que muestra la edad de diferentes erupciones hace millones de años.

Dado que la mayoría de las plumas del manto se encuentran debajo de la litosfera oceánica, las primeras etapas del vulcanismo intraplaca suelen tener lugar bajo el agua. Con el tiempo, los volcanes basálticos pueden acumularse desde el fondo marino hacia islas, como las islas hawaianas [13]. Donde se encuentra un punto caliente debajo de una placa continental, el contacto con el magma máfico caliente puede hacer que la roca félsica suprayacente se derrita y se mezcle con el material máfico debajo, formando magma intermedio. O el magma félsico puede continuar elevándose, y enfriarse en un batolito granítico o entrar en erupción como un volcán félsico. La caldera Yellowstone es un ejemplo de vulcanismo hotspot que resultó en una erupción explosiva.

Figura\(\PageIndex{1}\): El monte submarino Hawaii-Emperador y la cadena isleña.

Una zona de volcanismo en erupción activa conectada a una cadena de volcanes extintos indica vulcanismo intraplaca ubicado sobre un punto caliente. Estas cadenas volcánicas son creadas por la placa oceánica predominante que se mueve lentamente sobre un penacho de manto de punto caliente. Estas cadenas se ven en el fondo marino y continentes e incluyen volcanes que han estado inactivos durante millones de años. Las islas hawaianas en la placa oceánica del Pacífico son el extremo activo de una larga cadena volcánica que se extiende desde el noroeste del Océano Pacífico hasta los Montes Submarinos Emperador, hasta la zona de subducción debajo de la península de Kamchatka. La placa continental norteamericana dominante se movió a través de un punto caliente de penacho del manto durante varios millones de años, creando una cadena de calderas volcánicas que se extiende desde el suroeste de Idaho hasta la caldera Yellowstone actualmente activa en Wyoming.

Dos videos de tres minutos (abajo) ilustran volcanes hotspot.

Características y tipos de volcanes

Existen varios tipos diferentes de volcanes en función de su forma, estilo de erupción, composición magmática y otros aspectos.

La figura muestra las principales características de un estratovolcán típico: 1) cámara de magma, 2) capas superiores de litosfera, 3) el conducto o tubo estrecho a través del cual entra en erupción la lava, 4) la base o borde del volcán, 5) un alféizar de magma entre capas del volcán , 6) un diapir o tubo alimentador al alféizar, 7) capas de tefra (ceniza) de erupciones anteriores, 8) y 9) capas de lava que salen de la ventilación y fluyen por los lados del volcán, 10) el cráter en la parte superior del volcán, 11) capas de lava y tefra en 12), un cono parásito. Un cono parásito es un pequeño volcán ubicado en el flanco de un volcán más grande como Shastina en el monte Shasta. Kilauea sentada en el flanco de Mauna Loa no se considera un cono parásito porque tiene su propia cámara de magma separada [13]. 13) los respiraderos del parásito y el volcán principal, 14) el borde del cráter, 15) nubes de ceniza sopladas al cielo por la erupción; esto se asienta de nuevo sobre el volcán y la tierra circundante.

Figura\(\PageIndex{1}\): Mt. Shasta en California con Shastina, su cono parásito

Figura\(\PageIndex{1}\): El Lago del Cráter de Oregón se formó hace unos 7700 años después de la erupción del Monte Mazama.

Los cráteres más grandes se llaman calderas, como el Crater Lake Caldera en Oregón. Muchas características volcánicas son producidas por la viscosidad, una propiedad básica de la lava. La viscosidad es la resistencia al flujo por un fluido. El magma de baja viscosidad fluye fácilmente más como el jarabe, el vulcanismo basáltico que ocurre en Hawai en los volcanes escudo. Alta viscosidad significa un magma espeso y pegajoso, típicamente félsico o intermedio, que fluye lentamente, similar a la pasta dental.

Volcán Escudo

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Figura\(\PageIndex{1}\): Kilauea en Hawai.

Los volcanes más grandes son volcanes escudo. Se caracterizan por amplios flancos de ángulo bajo, pequeños respiraderos en la parte superior y cámaras máficas de magma. El nombre proviene de la vista lateral, que se asemeja al escudo de un guerrero medieval. Por lo general, se asocian con puntos calientes, crestas oceánicas o grietas continentales con material del manto superior ascendente. Los flancos de ángulo bajo se construyen lentamente a partir de numerosos flujos de lava basáltica de baja viscosidad que se extienden a largas distancias. La lava basáltica entra en erupción efusivamente, lo que significa que las erupciones son pequeñas, localizadas y predecibles.

Figura\(\PageIndex{1}\): La erupción de Kilauea en 2018 produjo lava a'a de viscosidad relativamente alta que se muestra aquí cruzando y destruyendo una carretera. Esta erupción causó muchos daños a la propiedad en Hawai.

Por lo general, las erupciones del volcán escudo no son un gran peligro para la vida humana, aunque las erupciones no explosivas de Kilauea (Hawái) en 2018 produjeron lavas inusualmente grandes que dañaron carreteras y estructuras. Mauna Loa (ver página de USGS) y Kilauea (ver página de USGS) en Hawai son ejemplos de volcanes escudo. Los volcanes de escudo también se encuentran en Islandia, las Islas Galápagos, el norte de California, Oregón y la Grieta de África Oriental [14].

Figura\(\PageIndex{1}\): Olympus Mons, un enorme volcán escudo en Marte, el volcán más grande del sistema solar.

El edificio volcánico más grande del Sistema Solar es Olympus Mons en Marte. Este volcán escudo (posiblemente extinto) cubre un área del tamaño del estado de Arizona. Esto puede indicar que el volcán hizo erupción sobre un punto caliente durante millones de años, lo que significa que Marte tuvo poca, si alguna, actividad tectónica de placas. [15] [16].

Figura\(\PageIndex{1}\): Ropey pahoehoe lava

La lava basáltica forma accidentes geográficos especiales basados en la temperatura del magma, la composición y el contenido de gases disueltos y vapor de agua. Los dos tipos principales de roca volcánica basáltica tienen nombres hawaianos: pahoehoe y aa. Pahoehoe podría provenir de lava de baja viscosidad que fluye fácilmente en hebras de cuerda.

Figura\(\PageIndex{1}\): Blocky a'a lava

Aa (a veces deletreada a'a o ʻaʻā y se pronuncia “ah-ah”) es más viscosa y tiene una apariencia de bloques desmenuzables [17]. Los detalles exactos de qué forma los dos tipos de flujos aún están a debate. Las lavas félsicas tienen temperaturas más bajas y más sílice y por lo tanto son de mayor viscosidad. Estos también forman flujos de estilo aa.

Figura\(\PageIndex{1}\): Fisura y flujo volcánico, que eventualmente podría formar un tubo de lava.

La lava basáltica de baja viscosidad y flujo rápido tiende a endurecerse en el exterior en un tubo y continuar fluyendo internamente. Una vez que el flujo de lava disminuye, la capa exterior vacía puede dejarse como un tubo de lava. Los tubos de lava, con o sin techos colapsados, hacen famosas cuevas en Hawái, el norte de California, la meseta de basalto del río Columbia de Washington y Oregón, el Monumento Nacional El Malpaís en Nuevo México y el Monumento Nacional Cráteres de la Luna en Idaho.

Las fisuras son grietas que comúnmente se originan en erupciones estilo escudo. La lava que emerge de las fisuras es típicamente máfica y muy fluida. La erupción de Kiluaea 2018 incluyó fisuras asociadas con los flujos de lava. Algunas fisuras son causadas por la actividad sísmica volcánica más que por los flujos de lava. Algunas fisuras están influenciadas por la tectónica de placas, como las fisuras comunes ubicadas paralelas al límite divergente en Islandia.

Figura\(\PageIndex{1}\): Devils Tower en Wyoming tiene uniones columnares.

Figura\(\PageIndex{1}\): Unión columnar en Giant's Causeway en Irlanda.

La lava de enfriamiento puede contraerse en columnas con secciones transversales semihexagonales llamadas unión columnar. Esta característica forma la famosa Torre de los Diablos en Wyoming, posiblemente un antiguo respiradero volcánico del que las capas circundantes de lava y ceniza han sido eliminadas por la erosión. Otro conocido ejemplo expuesto de unión columnar es la Calzada del Gigante en Irlanda.

Stratovolcán

Figura\(\PageIndex{1}\): Torres del Monte Rainier sobre Tacoma, Washington.

Un estratovolcán, también llamado volcán de cono compuesto, tiene flancos empinados, una forma de cono simétrico, un cráter distinto, y se eleva prominentemente sobre el paisaje circundante. El término compuesto se refiere a las capas alternas de fragmentos piroclásticos como cenizas y bombas, y flujos de lava solidificados de composición variable. Algunos ejemplos incluyen el Monte Rainier en el estado de Washington y el Monte Fuji en Japón.

Figura\(\PageIndex{1}\): Mt. Fuji en Japón, un estratovolcán típico: simétrico, pendiente creciente, y un cráter visible en la parte superior.

Los estratovolcanes suelen tener cámaras de magma félsicas a intermedias, pero incluso pueden producir lavas máficas. Los estratovolcanes tienen flujos de lava viscosos y cúpulas, puntuadas por erupciones explosivas. Esto produce volcanes con flancos empinados [14].

Cúpulas de lava

Figura\(\PageIndex{1}\): Las cúpulas de lava han iniciado el proceso de reconstrucción en Mount St. Helens, Washington.

Las cúpulas de lava son acumulaciones de roca volcánica rica en sílica, como riolita y obsidiana. Demasiado viscosa para fluir fácilmente, la lava félsica tiende a acumularse cerca del respiradero en masas bloqueadas. Las cúpulas de lava a menudo se forman en un respiradero dentro del cráter colapsado de un estratovolcán y crecen por expansión interna. A medida que la cúpula se expande, la superficie exterior se enfría, se endurece y se rompe, y derrama fragmentos sueltos por los lados. El monte Saint Helens tiene un buen ejemplo de cúpula de lava dentro de un cráter de estratovolcán colapsado. Ejemplos de domos de lava independientes son Chaitén en Chile y Mammoth Mountain en California [18] [14].

Caldera

Figura\(\PageIndex{1}\): Cronología de los eventos en el Monte Mazama.

Figura\(\PageIndex{1}\): Isla Mago se encuentra en la caldera en el Lago Crater.

Las calderas son depresiones de paredes empinadas en forma de cuenca formadas por el colapso de un edificio volcánico en una cámara de magma vacía. Las calderas son generalmente muy grandes, con diámetros de hasta 25 km (15.5 mi). El término caldera se refiere específicamente a un respiradero volcánico pero se usa frecuentemente para describir un tipo de volcán. Los volcanes de caldera se forman típicamente por erupciones de lava félsica de alta viscosidad con alto contenido de volátiles.

El Lago del Cráter, Yellowstone y la Caldera Long Valley son buenos ejemplos de este tipo de vulcanismo. La caldera en el Parque Nacional Crater Lake en Oregón fue creada hace unos 6,800 años cuando el Monte Mazama, un volcán compuesto, hizo erupción en una enorme explosión explosiva. El volcán expulsó grandes cantidades de cenizas volcánicas y rápidamente drenó la cámara de magma, provocando que la parte superior colapsara en una gran depresión que luego se llenó de agua. Isla del Mago en medio del lago es una cúpula de lava resurgente posterior que se formó dentro de la cuenca de la caldera [14].

Figura\(\PageIndex{1}\): Mapa de calderas y rocas relacionadas alrededor de Yellowstone.

El sistema volcánico de Yellowstone estalló tres veces en el pasado geológico reciente —2.1, 1.3 y 0.64 millones de años atrás— dejando atrás tres cuencas de calderas. Cada erupción creó grandes flujos de lava de riolita, así como flujos piroclásticos que se solidificaron en formaciones de toba. Estas erupciones extragrandes vaciaron rápidamente la cámara de magma, provocando que el techo colapsara y formara una caldera. La más joven de las tres calderas contiene la mayor parte del Parque Nacional Yellowstone, así como dos cúpulas de lava resurgentes. Las calderas son difíciles de ver hoy en día debido a la cantidad de tiempo transcurrido desde sus erupciones y posterior erosión y glaciación.

El vulcanismo de Yellowstone comenzó hace unos 17 millones de años como un punto de acceso bajo la placa litosférica norteamericana cerca de la frontera entre Oregón/Nevada. A medida que la placa se movía hacia el suroeste sobre el punto de acceso estacionario, dejó atrás una pista de actividades volcánicas pasadas. La llanura del río Snake de Idaho fue creada a partir del vulcanismo que produjo una serie de calderas y flujos de lava. La placa finalmente llegó a su ubicación actual en el noroeste de Wyoming, donde el vulcanismo hotspot formó las calderas Yellowstone [19].

Figura\(\PageIndex{1}\): Varios lechos de cenizas prominentes encontrados en América del Norte, incluyendo tres erupciones de Yellowstone sombreadas de color rosa (Mesa Falls, Huckleberry Ridge y Lava Creek), el lecho de cenizas de Bisho Tuff (línea discontinua marrón) y la moderna caída de cenizas del 18 de mayo de 1980 del monte. Santa Helens (amarillo).

La Caldera Long Valley cerca de Mammoth, California, es el resultado de una gran erupción volcánica que ocurrió hace 760,000 años. La explosiva erupción arrojó enormes cantidades de ceniza en todo Estados Unidos, de una manera similar a las erupciones de Yellowstone. El depósito de Bishop Tuff cerca de Bishop, California, está hecho de cenizas de esta erupción. La actual cuenca de la caldera es de 17 km por 32 km, lo suficientemente grande como para contener la ciudad de Mammoth Lakes, estación de esquí principal, aeropuerto, carretera principal, cúpula resurgente y varias aguas termales [20].

Cono de Ceniza

Figura\(\PageIndex{1}\): Cráter Sunset, Arizona es un cono de ceniza.

Los conos de ceniza son pequeños volcanes con lados empinados y hechos de fragmentos piroclásticos que han sido expulsados de una pronunciada ventilación central. Los pequeños fragmentos se llaman cenizas y los más grandes son las bombas volcánicas. Las erupciones suelen ser eventos de corta duración, generalmente consistentes en lavas máficas con un alto contenido de volátiles. La lava caliente es expulsada al aire, enfriándose y solidificándose en fragmentos que se acumulan en el flanco del volcán. Los conos de ceniza se encuentran en todo el oeste de América del Norte [14].

Figura\(\PageIndex{1}\): Poco después del nacimiento de Parícutin en 1943.

Figura\(\PageIndex{1}\): Lava de Parícutin cubrió la iglesia local y destruyó el pueblo de San Juan, México

Un ejemplo reciente y llamativo de cono de ceniza es la erupción cerca del pueblo de Parícutin, México que comenzó en 1943 [21]. El cono de ceniza comenzó a disparar explosivamente cenizas por el respiradero en medio del campo de un granjero. El vulcanismo rápidamente construyó el cono a una altura de más de 90 m (300 pies) en una semana y 365 m (1,200 pies) dentro de los primeros 8 meses. Después de la erupción explosiva inicial de gases y cenizas, la lava basáltica se derramó desde la base del cono. Este es un orden común de eventos para los conos de ceniza: erupción violenta, formación de conos y cráteres, flujo de lava de baja viscosidad desde la base. El cono de ceniza no es lo suficientemente fuerte como para soportar una columna de lava que se eleva hasta la cima del cráter, por lo que la lava se abre paso y emerge cerca del fondo del volcán. Durante nueve años de actividad eruptiva, la caída de cenizas cubrió unos 260 km ² (100 mi ²) y destruyó la cercana localidad de San Juan [14].

Basaltos de Inundación

Figura\(\PageIndex{1}\): Mapa mundial de basaltos inundables. Nota el más grande es el Siberiano Tramp

Un raro tipo de erupción volcánica, no observada en los tiempos modernos, es el basalto de inundación. Los basaltos de inundación son algunos de los tipos de erupciones de mayor y menor viscosidad conocidos. No se conocen de ninguna erupción en la historia de la humanidad, por lo que los mecanismos exactos de erupción siguen siendo misteriosos. Algunos ejemplos famosos incluyen los basaltos de inundación del río Columbia en Washington, Oregón e Idaho, las trampas Deccan, que cubren aproximadamente 1/3 del país de la India, y las trampas siberianas, que pueden haber estado involucradas en la extinción masiva más grande de la Tierra (ver capítulo 8).

Carbonatitas

Figura\(\PageIndex{1}\): Cráter de Ol Doinyo Lengai en 2011. Observe la carbonatita blanca en las paredes del cráter.

Podría decirse que la actividad volcánica más inusual son las erupciones de carbonatitas. Hoy en día solo existe en la Tierra un volcán de carbonatita que está en erupción activa, Ol Doinyo Lengai, en la Zona del Rift de África Oriental de Tanzania. Mientras que todos los demás vulcanismo en la Tierra se originan a partir de magma a base de silicatos, las carbonatitas son un producto del magma a base de carbonato y producen rocas volcánicas que contienen más del 50% de minerales carbonatados. Las lavas de carbonatita son de muy baja viscosidad y relativamente frías para la lava. La lava en erupción es negra y se solidifica a roca marrón/gris que finalmente se vuelve blanca. Estas rocas se encuentran ocasionalmente en el registro geológico y requieren un estudio especial para distinguirlas de los mármoles metamórficos (ver Capítulo 6). En su mayoría están asociados con la fisura continental [22].

Tipos de rocas ígneas y tipos de volcanes relacionados. Las crestas oceánicas y los volcanes escudo representan composiciones más máficas, y los volcanes de estrato (compuestos) generalmente representan una composición más intermedia o félsica y un límite tectónico de placa convergente. Tenga en cuenta que hay excepciones a este diseño generalizado de tipos de volcanes y composición de rocas ígneas.

Peligros volcánicos y monitoreo

Figura\(\PageIndex{1}\): Diagrama general de peligros volcánicos.

Si bien el peligro volcánico más obvio es la lava, los peligros que plantean los volcanes van mucho más allá de los flujos de lava. Por ejemplo, el 18 de mayo de 1980, el Monte Saint Helens (Washington, Estados Unidos) estalló con una explosión y deslizamiento de tierra que eliminó los 400 m superiores (1,300 pies) de la montaña. La explosión inicial fue seguida inmediatamente por una explosión lateral, que produjo un flujo piroclástico que cubrió casi 600 km ² (230 mi ²) del bosque con cenizas calientes y escombros [23]. El flujo piroclástico se movió a velocidades de 80-130 kph (50-80 mph), aplanando árboles y expulsando nubes de ceniza al aire. El video del USGS da cuenta de esta explosiva erupción que mató a 57 personas [24].

Figura\(\PageIndex{1}\): Restos humanos de la erupción 79 CE del Vesubio.

En el 79 d.C., el monte Vesubio, ubicado cerca de Nápoles, Italia, estalló violentamente enviando un flujo piroclástico sobre la campiña romana, incluyendo las ciudades de Herculano y Pompeya. Los pueblos enterrados fueron descubiertos en una expedición arqueológica en el siglo XVIII [25]. Pompeya contiene los restos (yesos) de personas asfixiadas por cenizas y cubiertas por 10 pies (3 m) de ceniza, lapilli de piedra pómez y techos colapsados [26].

Figura\(\PageIndex{1}\): Monte Santa Helens, el día anterior a la erupción del 18 de mayo de 1980.

Figura\(\PageIndex{1}\): Imagen de 4 meses después de la gran erupción del Monte Santa Helens.

Figura\(\PageIndex{1}\): Serie de imágenes fijas de la erupción del 18 de mayo de 1980 del monte. Saint Helens, Washington muestra el mayor deslizamiento de tierra registrado en la historia y posterior erupción y flujo piroclástico (Por The Associated Press vía The Atlantic)

Flujos piroclásticos

Figura\(\PageIndex{1}\): El material que baja de la columna de erupción hacia los flancos es un flujo piroclástico.

El peligro volcánico más peligroso son los flujos piroclásticos (video). Estos flujos son una mezcla de bloques de lava, piedra pómez, ceniza y gases calientes entre 200°C-700°C (400°F-1,300°F). La turbulenta nube de cenizas y gas corre por los flancos empinados a altas velocidades de hasta 193 km/h (120 mph) hacia los valles alrededor de los volcanes compuestos [24]. La mayoría de los volcanes de magma de alta viscosidad, ricos en silicio y explosivos, como los conos compuestos, suelen tener flujos piroclásticos. La toba rocosa y la toba soldada a menudo se forman a partir de estos flujos piroclásticos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Los restos de San Pedro.

Existen numerosos ejemplos de flujos piroclásticos mortales. En 2014, el flujo piroclástico Mount Ontake en Japón mató a 47 personas. El flujo fue causado por el magma calentando el agua subterránea en vapor, que luego rápidamente expulsó con cenizas y bombas volcánicas. Algunos fueron asesinados por inhalación de gases tóxicos y cenizas calientes, mientras que otros fueron golpeados por bombas volcánicas [27]. Dos videos cortos a continuación documentan un video de testigos presenciales de flujos piroclásticos. A principios de la década de 1990, el Monte Unzen estalló varias veces con flujos piroclásticos. El flujo piroclástico que se muestra en este famoso video corto mató a 41 personas. En 1902, en la isla caribeña Martinica, el monte Pelee estalló con un violento flujo piroclástico que destruyó todo el pueblo de San Pedro y matando a 28,000 personas en momentos [28].

Deslizamientos de tierra y tsunamis generados por deslizamientos

Figura\(\PageIndex{1}\): Secuencia de eventos para el Monte Santa Helens, 18 de mayo de 1980. Tenga en cuenta que un sismo provocó un deslizamiento de tierra, lo que provocó el “descorche” de la montaña e inició la erupción.

Los flancos escarpados e inestables de un volcán pueden provocar fallas en pendientes y peligrosos deslizamientos de tierra. Estos deslizamientos de tierra pueden ser provocados por el movimiento de magma, erupciones explosivas, grandes sismos y/o fuertes lluvias. Durante la erupción del Monte Santa Elena en 1980, todo el flanco norte del volcán se derrumbó y liberó un enorme deslizamiento de tierra que se movió a velocidades de 160-290 kph (100-180 mph).

Si suficiente material de deslizamiento de tierra llega al océano, puede causar un tsunami. En 1792, un deslizamiento de tierra causado por la erupción del Monte Unzen llegó al mar de Ariaka, generando un tsunami que mató a 15 mil personas (ver página del USGS). Cuando el Monte Krakatau en Indonesia entró en erupción en 1883, generó olas oceánicas que se elevaban 40 m (131 pies) sobre el nivel del mar. El tsunami mató a 36 mil personas y destruyó 165 pueblos [24].

Tefra

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Figura\(\PageIndex{1}\): Aman barre cenizas de una erupción de Kelud, Indonesia.

Los volcanes, especialmente los volcanes compuestos, expulsan grandes cantidades de tefra (materiales rocosos expulsados), sobre todo cenizas (fragmentos de tefra menores de 0.08 pulgadas [2 mm]). La tefra más grande es más pesada y cae más cerca de la ventilación. Bloques y bombas más grandes representan peligros para quienes están cerca de la erupción, como en el desastre de Mount Ontake de 2014 en Japón discutido anteriormente.

Figura\(\PageIndex{1}\): Micrografía de partículas de sílice en cenizas volcánicas. Una nube de estos es capaz de destruir un avión o motor de automóvil.

La ceniza caliente representa un peligro inmediato para las personas, los animales, las plantas, las máquinas, las carreteras y los edificios ubicados cerca de la erupción. La ceniza es de grano fino (< 2mm) y puede viajar en el aire largas distancias lejos del sitio de la erupción. Las fuertes acumulaciones de cenizas pueden hacer que los edificios colapsen. En las personas, puede ocasionar problemas respiratorios como la silicosis. La ceniza es destructiva para los motores de aviones y automóviles, lo que puede interrumpir los servicios de transporte y envío [24]. En 2010, el volcán Eyjafjallajökull en Islandia emitió una gran nube de cenizas a la atmósfera superior, causando la mayor interrupción del viaje aéreo en el norte de Europa desde la Segunda Guerra Mundial. Nadie resultó herido, pero se estimó que la interrupción del servicio le costó a la economía mundial miles de millones de dólares [29].

Cenizas volcánicas

A medida que el magma sube a la superficie, la presión de confinamiento disminuye y permite que los gases disueltos escapen a la atmósfera. Incluso los volcanes que no están en erupción activa pueden emitir gases peligrosos, como dióxido de carbono (CO ₂), dióxido de azufre (SO ₂), sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) y haluros de hidrógeno (HF, HCl o HBr).

El dióxido de carbono tiende a hundirse y acumularse en depresiones y cuencas. En áreas volcánicas conocidas por emitir dióxido de carbono, las áreas bajas pueden atrapar concentraciones peligrosas de este gas incoloro e inodoro. La estación de esquí Mammoth Mountain en California, se encuentra dentro de la Caldera de Long Valley, es una de esas áreas de vulcanismo productor de dióxido de carbono. En 2006, tres patrulleros de esquí murieron por asfixia causada por el dióxido de carbono luego de caer en una depresión de nieve cerca de una fumarola (info).

En raras ocasiones, el vulcanismo puede crear una emisión repentina de gases sin previo aviso. Las erupciones limnicas (limne es griego para lago), ocurren en lagos de cráter asociados con vulcanismo activo. El agua en estos lagos está sobrealimentada con altas concentraciones de gases disueltos. Si el agua es sacudida físicamente por un deslizamiento de tierra o terremoto, puede desencadenar una liberación inmediata y masiva de gases fuera de la solución. Un ejemplo análogo sería lo que sucede con una botella de refresco carbonatada vigorosamente agitada cuando se abre la tapa. Una infame erupción límnica ocurrió en 1986 en el lago Nyos, Camerún. Casi 2 mil personas murieron por una liberación masiva de dióxido de carbono [24].

Lahars

Figura\(\PageIndex{1}\): La línea de lodo muestra la extensión de lahares alrededor del monte St. Helens

Lahar es una palabra indonesia y se usa para describir un flujo de lodo volcánico que se forma a partir de la rápida fusión de nieve o glaciares. Los lahares son lechadas que se asemejan al concreto húmedo y consisten en agua, cenizas, fragmentos de roca y otros desechos. Estos flujos de lodo fluyen por los flancos de volcanes o montañas cubiertas de cenizas recién erupcionadas y en pendientes pronunciadas pueden alcanzar velocidades de hasta 80 km/h (50 mph).

Figura\(\PageIndex{1}\): Antiguos lahares alrededor de Tacoma, Washington.

Varias ciudades importantes, incluida Tacoma, se encuentran en flujos prehistóricos de lahar que se extienden por muchos kilómetros a través de las llanuras inundables que rodean el monte Rainier en Washington (ver mapa). Un mapa de Mount Baker en Oregón muestra un peligro potencial similar para los flujos de lahar (ver mapa) [24]. Un escenario trágico se desarrolló recientemente, en 1985, cuando un lahar del volcán Nevado del Ruiz en Colombia enterró la localidad de Armero y mató a un estimado de 23 mil personas.

Monitoreo

Los geólogos utilizan diversos instrumentos para detectar cambios o indicios de que una erupción es inminente [30] [31]. Los tres videos muestran diferentes tipos de monitoreo volcánico utilizados para predecir erupciones: 1) actividad sísmica, 2) aumentos en la emisión de gases y 3) cambios en la orientación y elevación de la superficie terrestre.

Un video muestra cómo monitorear la frecuencia de los terremotos, especialmente los sismos vibracionales especiales llamados temblores armónicos, pueden detectar el movimiento del magma y la posible erupción. Otro video muestra cómo se puede usar el monitoreo de gases para predecir una erupción. Un rápido aumento de la emisión de gases puede indicar magma que está subiendo activamente a la superficie y liberando gases disueltos fuera de la solución, y que una erupción es inminente. El último video muestra cómo una unidad GPS y un tiltmeter pueden detectar cambios en la superficie terrestre, lo que indica que el magma se mueve por debajo de él.

Referencias

10. Thorarinsson, S. La erupción Lakagigar de 1783. Toro. Volcanol. 33, 910—929 (1969).

11. Servicio Geológico de Estados Unidos. Explorando el fondo oceánico profundo. (1999). Disponible en: http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/exploring.html. (Accedido: 25 de julio de 2016)

12. Servicio Geológico de Estados Unidos. Roca Negra Desierto Campo Volcánico. (2012). Disponible en: http://volcanoes.usgs.gov/volcanoes/black_rock_desert/. (Accedido: 25 de julio de 2016)

13. Rhodes, J. M. & Lockwood, J. P. Mauna Loa Revelado: Estructura, Composición, Historia y Peligros. Washington DC Unión Geofísica Americana Monografía Geofísica Serie 92, (1995).

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17. Peterson, D. W. & Tilling, R. I. Transición de lava basáltica de pahoehoe a aa, Volcán Kilauea, Hawaii: Observaciones de campo y factores clave - ScienceDirect. J. Volcanol. Geotérmica. Res. 7, 271—293 (1980).

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30. Labranza, R. I. El papel crítico del monitoreo volcánico en la reducción del riesgo. Adv. Geosci. 14, 3—11 (2008).

31. Stovall, W. K., Wilkins, A. M., Mandeville, C. W. & Driedger, C. L. Hoja informativa. (2016).