Cuando la Tierra ruge (los volcanes)

Al ser humano siempre le han fascinado los volcanes. Hoy en díase estima que más de 500 millones de personas en todo el mundo viven en los alrededores de algún volcán activo. Esto es debido a que los suelos volcánicos suelen ser muy fértiles, por lo que muchas poblaciones se arriesgan a vivir bajo la constante amenaza de una nueva erupción. Pero también hay algo más, ya que, si lo pensamos bien, el ser humano siempre ha tenido cierta fascinación por el poder destructivo de la naturaleza, de la que las erupciones volcánicas son un magnífico ejemplo. Eso explica por qué los terremotos y los volcanes son tan frecuentes en la literatura y el cine, hasta el punto de que podemos afirmar que, sin ellos, el cine de catástrofes naturales no sería el mismo. En esta entrada vamos a hablar de los volcanes y las erupciones volcánicas, una geología que forma parte de la historia de la humanidad.

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Imagen del Vesubio visto desde las ruinas de Pompeya. El volcán napolitano es uno de los que mayor riesgo tienen el planeta, ya que en sus alrededores habitan más de 3 millones de habitantes que podrían verse afectados por una futura erupción violenta como la que acabó con Pompeya, Estabia y Herculano (fuente: historiaragon.com).

El material fundido de los volcanes

Cuando hablamos de volcanes es imposible no hablar de magma y lava, dos sustancias que aunque muchas veces son consideradas como sinónimos lo cierto es que no lo son. El magma es una mezcla de material fundido y gases (de entre los que destacan el CO2 y el vapor de agua) que se genera en el interior de un cuerpo rocoso (planeta, satélite…). El origen de un magma está siempre en la fusión, parcial o total, de rocas preexistentes, que sucede por tres factores principales: aumento de temperatura, disminución de presión y presencia de agua. El magma es siempre menos denso que el materia que lo rodea, por lo que asciende por diapirismo de una manera similar a como lo hacen las lámparas de lava. Cuando el magma deja de ascender, ya sea porque ha encontrado su equilibrio o simplemente porque no encuentra el modo de continuar, la roca fundida puede cristalizar y dar las rocas plutónicas. Sin embargo a veces el magma sí que logra salir a superficie, perdiendo parte de su contenido en gases y constituyendo lo que conocemos como lava, que podemos definir como el magma desgasificado que fluye por la superficie. Esta lava, cuando cristaliza en superficie, da las famosas rocas volcánicas.

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Esquema de los principales contextos tectónicos en los que se generan magmas: rifts continentales, arcos volcánicos, islas oceánicas y dorsales centroceánicas (Rogers, 2015).

Los magmas los clasificamos en función de varios criterios químicos, de entre los que destacan dos. La alcalinidad es el contenido en alúmina (Al2O3), lo que nos permite distinguir entre magmas peralumínicos (con mucha alúmina), magmas metaluminosos (intermedios) y magmas peralcalinos (con muy poca alúmina). Por su parte, la acidez es el porcentaje de sílice (SiO2) que tiene un magma y que nos sirve para clasificarlos en magmas ácidos (>63%), magmas intermedios (63-52%), magmas básicos (52-45%) y magmas ultrabásicos (<45%). La acidez de un magma es un criterio muy útil porque no solo nos sirve para clasificarlos, también para conocer algunas de sus características físicas, en especial la viscoridad y la temperatura, cruciales para comprender qué tipo de erupciones van a producir. De esta forma los magmas ácidos, que son poco viscosos y relativamente fríos, dan erupciones más violentas que los magmas básicos, mucho más fluidos y también más calientes.

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La lava es el material fundido que emerge y fluye, en parte desgasificado, por la superficie del planeta. En función de su composición química las lavas pueden ser más fluidas (básicas) o más viscosas (ácidas), lo que va a repercutir en el riesgo volcánico y la tipología de la erupción (fotografía de lavas fluidas en Hawái, obtenida de astralisphotography.com).

Los volcanes, tipos y localización

Una vez hemos visto qué es el magma y sus características principales, llega el turno de definir qué es en realidad un volcán. De una manera bastante intuitiva podríamos decir que un volcán es «una montaña que escupe fuego». Esta definición parece bastante acertada, pero lo cierto es que el concepto de volcán es bastante más complicado que eso, ya que un volcán es en realidad un elemento del relieve, o geoforma, que se ha formado a partir de la actividad magmática. Los volcanos ni se forman solo por acumulación de lava, como solemos pensar, ni son siempre cónicos, pero sí se forman siempre como resultado de manifestaciones magmáticas en superficie. Según las dimensiones y forma, los volcanes los podemos clasificar en conos volcánicos, de tamaño que va de cientos a miles de metros de altura y que tienen perfiles cóncavos y pendientes elevadas; domos volcánicos, caracterizados por poseer forma convexa y un tamaño muy variado; y los escudos volcánicos, con pendientes suaves y grandes extensiones de superficie.

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En función de sus dimensiones y forma los edificios volcánicos se pueden clasificar en conos, domos y escudos (fuente: shutterstock.com).

Muchas veces vemos en el cine cómo un volcán parece surgir de la nada en lugares como Los Ángeles o Nueva York, como si los volcanes pudieran aparecer en cualquier lugar del planeta. Pero lo cierto es que para que un volcán se forme necesitamos que esa región sea volcánicamente activa, lo que no ocurre de un día para otro sino que lleva miles de años de trabajo. Los volcanes necesitan que el magma llegue a superficie y eso solo ocurre en determinadas regiones del planeta, en especial en los límites de placa, aunque también hay volcanes de intraplaca. De esta manera las zonas con mayor actividad volcánica son los bordes constructivos, donde el magma que asciende desde el manto permite la generación de nueva litosfera, y los bordes destructivos, en los que el agua de la litosfera que subduce induce la fusión parcial del manto y la formación de manifestaciones magmáticas de interés. No obstante, también existen puntos de la superficie en los que el ascenso de una pluma mantélica genera un magmatismo que puede desencadenar el desarrollo de islas volcánicas y cadenas volcánicas lineares, como es el caso de Hawái.

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Mapa de mundo indicando la localización de los volcanes activos que hay en el planeta. La mayoría de ellos se localiza en los alrededores del océano Pacífico y constituyen el llamado Cinturón de Fuego (imagen tomada de nps.gov).

Tipología de las erupciones

El magma que asciende no solo afecta al tipo de edificio volcánico que se genera sino también al tipo de erupción que se va a producir. Si atendemos al grado de explosividad, podemos distinguir varios tipos erupciones magmáticas, de las cuales las principales son cuatro. Las erupciones hawaianas son aquellas que se forman cuando el magma es muy fluido y apenas contiene gas, por lo que son erupciones muy tranquilas y poco explosivas. Las erupciones estrombolianas son también producidas por un magma básico, pero en este caso tiene un mayor contenido en gas que hace que, cuando llega a superficie, se produzcan discretas explosiones que pueden llegar a expulsar material piroclástico (ceniza, bombas volcánicas). Las erupciones plinianas son el resultado de magmas ácidos que no se encuentran con obstáculos en su salida, aunque por su alta viscosidad el gas apenas logra salir de ellos. El resultado son erupciones muy violentas de gran explosividad en las que se emite una gran cantidad de material piroclástico que asciende en forma de una enorme columna de cenizas que alcanza gran altura. Por último están las erupciones vulcanianas, formadas cuando un magma ácido o intermedio se encuentra con el conducto cerrado, por lo que la presión se va acumulando hasta que el tapón no lo soporta y el edificio salta, literalmente, por los aires.

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Esquema de los principales tipos de erupciones que existen en la naturaleza (imagen modificada a patir de la Enciclopedia Británica).

Además de los cuatro tipos de erupciones magmáticas que acabamos de ver existen otras erupciones en las que ha habido influencia de agua, cuya presencia aumenta siempre la explosividad porque supone siempre un mayor contenido en gas. Las erupciones hidromagmáticas son las que se producen cuando hay entrada de agua en la cámara o en el conducto de salida, de manera que ese agua, al entrar en contacto con el magma, se vuelve vapor y causa un brusco aumento de la presión que puede desencadenar una violenta erupción de gran explosividad, tal y como debió ocurrir en la erupción del Krakatoa de 1883, una de las mayores erupciones del Holoceno. No obstante, la presencia de agua no siempre significa que se vaya a producir una erupción violenta, ya que si la cantidad de agua es insuficiente su energía se disipará, mientras que si el agua es excesiva, como ocurre en las erupciones submarinas, el material se enfriarán sin mayores problemas. Eso, en líneas generales, es lo que ocurre en las erupciones submarinas, en las que tenemos un tipo de lava muy especial: las lavas almohadilladas (pillow-lavas).

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Imagen de una lava almohadillada (pillow-lava) formándose mientras se enfría bajo el agua (fuente: pinterest.com).

Las erupciones volcánicas son violentos eventos que pueden durar días, meses o incluso años. ¿Pero qué energía pueden liberar? A esta cuestión es difícil responder porque, a diferencia de la energía que pueden liberar los terremotos, la de las erupciones volcánicas no está bien cuantificada y no tenemos un parámetro que nos ayude a ese fin. No onbstante sí que tenemos un índice que nos da información acerca de la explosividad de las erupciones volcánicas. El Índice de Explosividad Volcánica (IEV) es un método bastante objetivo que cataloga las erupciones en función del volumen de material eyectado y la altura que alcanza la columna eruptiva. El IEV asigna un número que va del 0 (erupción no explosiva) al 8 (muy explosiva) siguiendo una escala logarítmica en la que cada valor es 10 veces mayor que el anterior.

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El índice de explosividad volcánica (IEV) es un parámetro que clasifica las erupciones en función del volumen de material emitido y la altura de la columna eruptiva (imagen propia).

Riesgo volcánico

Cuando hablamos de riesgo volcánico inmediatamente pensamos en la energía y la fuerza de la erupción como principal criterio. En ese sentido el índice de explosividad es muy útil, ya que nos habla de lo violenta que va a ser la erupción y, por tanto, de lo potencialmente destructiva que puede ser. Es evidente que una erupción de IEV 8 va a ser siempre más destructiva que una erupción de IEV 7, del mismo modo que una erupción de tipo pliniano, como la del monte Santa Helena de 1980, será siempre potencialmente más peligrosa que una erupción de tipo hawaiano. Pero esto solo es así con matices, ya que cuando hablamos de riesgo volcánico, además de la explosividad, hay que tener en cuenta otros fenómenos relacionados directamente con la propia erupción que van a influir en la peligrosidad de dicha erupción, que es lo que conocemos como riesgos primarios.

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Imagen de la explosiva erupción del monte Santa Helena del 18 de mayo de 1980. El volcán quedó parcialmente destruido al sufrir uno de sus laterales un enorme deslizamiento del terreno (fuente: Q 13 FOX News).

El tipo de magma implicado influye en el tipo de erupción y también en el tipo de lava que va a ser emitido. El riesgo de las lavas es un riesgo primario relacionado con la distancia a la que van a poder llegar las lavas cuando son emitidas. Las lavas ácidas, que como hemos dicho son mucho más viscosas y frías, van a enfriarse antes y a quedarse siempre más cerca del foco de emisión, por lo que su riesgo es bajo porque apenas afectarán a una pequeña superficie. Por el contrario las lavas básicas, mucho más fluidas y calientes, pueden desplazarse decenas de kilómetros de distancia y causar problemas de diversa naturaleza, como corte de vías o de suministro, destrucción de campos de cultivo, de infraestructuras e incluso de hogares. Normalmente las lavas solo producen pequeñas molestias, aunque en ocasiones pueden ser un verdadero problema.

El riesgo asociado con el material piroclástico es muy diferente, ya que dentro del concepto de material piroclástico está incluido cualquier material que ha sido lanzado a la atmósfera primero. Por ejemplo, las bombas volcánicas son productos piroclásticos de grandes dimensiones (>64 mm de diámetro), pero precisamente por ello nunca llegan muy lejos del volcán. Por el contrario, la lapilli (2-64 mm) y la ceniza pueden llegar a afectar amplias superficies. No hay más que recordar la erupción del Eyjafjallajökul de 2010 para saber cómo estas nubes pueden afectar incluso al espacio aéreo de todo un continente. Dentro del riesgo asociado con el material piroclástico es muy importante hablar de los flujos piroclásticos, nubes de ceniza que están a unos 700º C y que avanzan a ras de suelo a una velocidad de 225 km/h, arrasando con todo a su paso y destruyendo cualquier forma de vida que encuentren en su camino. Uno de estos flujos piroclásticos fue el que destruyó Pompeya en la erupción del Vesubio del año 79 dC.

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Flujo piroclástico de la erupcion del Pinatubo del 17 de junio de 1991, la última gran erupción de IEV≥6 que se ha registrado en el planeta (fuente: quiet-corner.com).

Los riesgos primarios son los que están relacionados directamente con la propia erupción. Pero existen otros riesgos que son el resultado de fenómenos derivados de manera indirecta, los llamados riesgos secundarios. En este grupo tenemos los desprendimientos de rocas y los deslizamientos de tierra, las avalanchas de roca o, el más impactante de todos ellos, los lahares. Estamos hablando simplemente de flujos de sedimento mezclado con agua que arrasan todo lo que encuentran a su paso de una forma muy similar a las riadas que solemos ver en televisión. Los lahares son un problema muy importante en determinadas regiones por el poder que tienen de arrastre y por lo repentinos que suelen ser.

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Los lahares son flujos de sedimentos y agua que tienen un gran poder destructivo. Se trata de un tipo de riesgo volcánico secundario que en determinadas erupciones o regiones tienen un gran impacto. Fotografía del lahar que hubo tras la erupción del monte Ruapehu (Nueva Zelanda) del 18 de marzo de 2007 (Geoff Mackley).

Otros riesgos menos impactantes, pero no por ello menos importantes, son los temblores asociados con la erupción y la inhalación de gases o ceniza (bastante más común de lo que creemos) dentro de los riesgos primarios, o el desarrollo de hambruna y epidemias como riesgos secundarios.

Predicción de erupciones, ¿realidad o ficción?

Y llegamos a la madre de todas las preguntas sobre volcanes. ¿De verdad podemos predecir erupciones? Sintiéndolo mucho, no. Es cierto que hoy en día tenemos forma de poder anticiparnos a una erupción, pero no predecir cuándo se va a producir. Lo que hacemos es estudiar el volcán en cuestión y cuando detectamos señales de una inminente erupción avisar a la población y las autoridades de que esta está a punto de producirse. La tumescencia volcánica, que son las deformaciones del terreno que se registran cuando la cámara magmática se está llenando, o el aumento de la emisión de gases de inequívoco origen magmático, son criterios que utilizamos como guías, pero no nos dan una seguridad del 100% de que se producirá la erupción porque muchas veces el terreno y las emisiones vuelve a la normalidad. En el siguiente video tenéis una animación del Jet Propulsion Laboratory de la NASA en el que se puede ver la tumescencia experimentada por el Etna desde 1992 hasta 2001, con crecimientos del terreno de hasta 15 cm que fueron compensados con importantes hundimientos en otras zonas de un máximo de 10 cm.

Otra forma de tratar de anticiparnos a una erupción es el seguimiento de la actividad sísmica de la región con sismómetros colocados por las cercanías del volcán. Esto lo hacemos porque el magma en su ascenso se abre paso por la corteza y provoca pequeños terremotos que podemos detectar con facilidad. Aunque lo más importante es el tremor volcánico, que es una señal sísmica muy característica que siempre se produce cuando la erupción se pone en marcha, por lo que al detectarla sabemos que en horas o días la erupción se pondrá en marcha, aunque nunca sabemos con total seguridad dónde se producirá ni el momento exacto. De esta manera, si la frecuencia de terremotos detectada por la población aumenta, el terreno se ha deformado unos centímetros y hay un aumento en la emisión de gases, podemos estar casi seguros de que una erupción se producirá en breves, pero eso puede significar días, semanas o incluso meses. Suficiente tiempo para preparar a la población y evacuarla, pero no para decir que hemos predecido era erupción una vez tengamos manifestación en superficie.

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El tremor volcánico da una señal muy característica en los sismogramas que suele interpretarse como el ruido producido por el magma al moverse. En este caso se puede ver cuándo esta señal empezó a ser registrada por la estación sismológica CHIE (SHZ) de El Hierro el día 10 de octubre (fuente: Instituto Geográfico y Nacional, IGN).

Predecir erupciones es, hoy en día, una posibilidad remota porque aún no conocemos muy bien los mecanismos que anteceden a una erupción o qué ocurre en la cámara magmática antes de que la erupción se ponga en marcha. De hecho hasta hace unos años la mayoría de trabajos llevados a cabo en vulcanología iban enfocados a conocer cómo era la erupción una vez se producía y qué riesgos podía haber en una región volcánica concreta (para lo cual son imprescindibles los mapas de riesgos geológicos, fundamentales para una correcta organización territorial). Y aunque hay numerosos trabajos que proponen modelos matemáticos que tratan de comprender algunos volcanes para poder anticiparnos a sus erupciones, lo cierto es que hasta la fecha nada ha funcionado realmente en este campo, por lo que por mucho que nos pese, la predicción de erupciones volcánicas sigue siendo un sueño fuera del alcance de la humanidad.

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