El fuego de la Tierra

El origen de los volcanes

Esculpida por fuerzas que actúan desde su formación geológica o sacudida brutalmente en pocos segundos, la Tierra vive al ritmo de los fenómenos naturales. Gracias a estas manifestaciones impresionantes, sabemos que nuestro planeta evoluciona constantemente, buscando su propio equilibrio en el universo. 

Los volcanes han existido siempre, ya que aparecieron hace unos 4000 millones de años, cuando la corteza terrestre se comenzó a solidificar.  Las emisiones gaseosas de los respiraderos volcánicos durante cientos de millones de años formaron los primeros océanos y la atmósfera de la Tierra, que suministraron los ingredientes vitales para evolucionar y sustentar la vida. 

Durante eones geológicos (es el mayor de los períodos en que se considera dividida la historia de la Tierra desde el punto de vista geológico y paleontológico. Hay solamente cuatro eones: Hádico, Arcaico, Proterozoico y Fanerozoico), innumerables erupciones volcánicas han producido montañas, mesetas y llanuras, que posteriormente se erosionaron y erosionaron en paisajes majestuosos y formaron suelos fértiles. Gracias a estas chimeneas naturales, el planeta libera el calor producido en su núcleo por la descomposición de los elementos radiactivos  (Fig. 1).   

Fig. 1. Hace 4000 millones de años, se formó una primera corteza terrestre; los científicos y artistas a menudo imaginan los primeros años de la Tierra como un infierno, dominado por volcanes y campos de lava. (Crédito de la imagen: Yannick, 2019)

Cinturones de Fuego 

La mayor parte de los volcanes se distribuye a lo largo de cinturones de fuego que rodean el planeta. Son lugares donde la turbulencia del interior incandescente de la Tierra se manifiesta a través de las gigantescas grietas de su superficie.  

Muchos terremotos se producen también cerca de estas grietas, pero junto con las erupciones volcánicas, estos no ocurren al azar, sino que se presentan en zonas específicas.  Esta distribución desigual sobre el planeta, fue advertida a principios el siglo XIX, aunque en esa época no se disponía de medios para explicar sus causas. 

Más del 75 % de los volcanes activos e inactivos del mundo se encuentran a lo largo de la cuenca del océano Pacífico en lo que acertadamente se le conoce como el "Anillo o Cinturón de Fuego del Pacífico” y donde ahí se producen, hasta el 90% de los terremotos y a su vez, los más potentes, como el ocurrido el 22 de mayo de 1960, en Valdivia, Chile, con una magnitud de 9.5, la más grande registrada en la época moderna.

Está constituido por más de 450 volcanes y se extiende por casi 40,250 kilómetros (25,000 millas), corriendo en forma de herradura (a diferencia de un anillo real) desde el extremo sur de América del Sur, a lo largo de la costa oeste de América del Norte, a través del estrecho de Bering, Japón y hasta Nueva Zelanda. Incluye a 15 países; Indonesia, Nueva Zelanda, Papa Nueva Guinea, Filipinas, Japón, Estados Unidos, Chile, Canadá, Guatemala, Rusia, Perú, Islas Salomón, México y Antártida (Fig. 2). 

En el margen continental norteamericano, los volcanes en Cascade Range como el Monte Santa Helena y Alaska (Novarupta), las islas de la cadena volcánica de las Aleutianas (Akutan), son parte de ese Cinturón y también están incluidos el Misti en Perú, el Pinatubo en Filipinas y el Fuji-Yama en Japón, así como un arco de islas volcánicas que constituye el archipiélago de las Marianas, donde existe la trinchera o fosa oceánica más profunda del planeta, con 11 022 metros.

Fig.2- La mayoría de los volcanes aparecen a lo largo de los límites de las placas litosféricas, como son las zonas de separación (dorsales oceánicas) o donde estas convergen y se hunden una debajo de la otra, formando las zonas de subducción y la mayoría están ubicadas en el Anillo de Fuego, donde forman cadenas volcánicas. Tan sólo los volcanes de puntos calientes surgen fuera de estas zonas (Crédito de la imagen: Debroise, 2003)

II.- Tectónica de placas

La capa externa y rígida del globo, la litósfera (del griego lithos, piedra' y sphaira, esfera), está efectivamente dividida en placas que se desplazan a diferente velocidad (varios centímetros por año) gracias a los movimientos de convección que agitan el manto terrestre.  

En la actualidad se sabe que el "Cinturón o Anillo de Fuego del Pacífico" es el resultado directo del movimiento y la colisión de las placas de la corteza terrestre, cuyos bordes pueden ser convergentes, divergentes y transcurrentes. 

Con sus movimientos las placas tienden a chocar y a veces ocurre que una se hunde debajo de otra, provocando en los márgenes de dichas placas, intensa actividad geológica y donde además de la sismicidad, se concentran las manifestaciones externas de la actividad del interior de la Tierra; como son los procesos orogénicos (pliegues y fallas).

En los bordes convergentes, una de las placas se introduce debajo de la otra en un proceso llamado subducción, como se observa en la Figura 3. 

Cuando esto sucede, la placa subducida se destruye con el calor al deslizarse al interior del manto de la Tierra y mientras se derrite, a unos 100 km de profundidad, bolsas ardientes de magma (líquido formado por fusión de las rocas que la componen en su interior), más ligero y más caliente que las rocas que lo rodean, tiene tendencia a ascender por la placa suprayacente aprovechando las zonas más frágiles de la corteza terrestre. 

Después, se acumula en unos depósitos gigantescos, las cámaras magmáticas, donde a lo largo de décadas o incluso siglos, se enfría lentamente y se cristaliza.  Cuando la presión del gas disuelto en este magma empieza a ser demasiado fuerte, se libera en una erupción, la corteza se fisura y expulsa lava, una mezcla de gas y rocas fundidas y solidificadas hacia la superficie formando un volcán. En estas zonas la litósfera es mucho más espesa y los materiales son más densos, lo que hace que estos volcanes sean muy explosivos y peligrosos. 

Fig. 3. Proceso de subducción de placas tectónicas (Crédito de la imagen: DW, 2021)

Aunque la mayoría de los volcanes se encuentran cerca de la costa, en los bordes divergentes, existen las dorsales, conocidas como centros de expansión oceánica y entre ellas se encuentra la Cordillera del Atlántico Medio, donde la litósfera es delgada y los volcanes son fisurales y tranquilos. Generalmente se encuentran sumergidos y su actividad casi pasa desapercibida, aunque recorren los océanos de Norte a Sur del planeta. En ocasiones emergen, dando lugar a islas, como son los casos de Islandia y las Azores, con volcanes fisurales, como el Surtsey y Capelinhos, respectivamente.

Mientras que, en las zonas de rift continentales, las placas se separan facilitando el ascenso del magma, en donde se están abriendo nuevos océanos  y también podemos encontrar volcanes, que serán la manifestación externa del proceso de formación de una nueva dorsal,  como ocurre en el Gran Valle del Rift, donde sobresalen el Kilimanjaro, la montaña más elevada de África.

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Volcanes de Puntos Calientes

Otros volcanes están situados sobre una placa oceánica en lento movimiento, donde los llamados puntos calientes del manto dieron origen a islas volcánicas como las Canarias, España, en donde de 7,  destacan el Teide en la isla de Tenerife y el Monumento Natural de las Montañas del Fuego, nacido tras las violentas erupciones volcánicas que azotaron el sur de la isla de Lanzarote entre los años 1730 y 1736 que dieron origen al Parque Nacional de Timanfaya.  Y forma un espectacular mar de lava intransitable del tipo "aa" (malpaíses) y "Pahoe-hoe" (lavas cordadas), salpicado por varios de conos volcánicos. (Fig. 4  ).

 Fig 4. Monumento Natural de las Montañas del Fuego, en la isla de Lanzarote, Canarias, España (Crédito de la imagen:https://www.miventanaalmundo.com/el-centro-de-lanzarote/)

Otro caso muy conocido de volcanes que aparecen en donde no hay contacto entre placas tectónicas y que apenas en el año 2017, una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad Nacional de Australia publicado en la revista Nature, por Jones y sus colaboradores, descubrieron la respuesta del porqué de la formación de los inusuales volcanes del Archipiélago de Hawái. 

Las islas y atolones del archipiélago de Hawái están levantados sobre un “punto caliente”, una formación geológica que aparece cuando bajo una placa tectónica se produce una gran acumulación de magma (o pluma), que poco a poco va ascendiendo hacia la superficie a través de estos volcanes. Lo curioso es que la teoría del punto caliente explica que las plumas permanecen quietas mientras que las placas tectónicas pueden moverse sobre ellas. Esto hace que un mismo punto caliente genere hileras de volcanes, a medida que la placa se desliza encima de él. En Hawái, uno de estos puntos generó una hilera de 80 volcanes que se extiende unos 6.000 kilómetros y que llega hasta las islas Aleutianas.

Sin embargo, las islas de Hawái están levantadas no sobre una hilera, sino sobre dos líneas paralelas de volcanes y han explicado por primera por qué aparecieron dos «caminos volcánicos» distintos en vez de uno solo. El estudio, ha concluido que hace tres millones de años la placa tectónica del Pacífico cambió de dirección y generó este fenómeno. (Fig 5)

Fig. 5: Un cambio de dirección de la placa "separó" el punto caliente en dos líneas paralelas de volcanes que forman el archipiélago de Hawái (Crédito de la imagen: Jones, 2017).

¿Cómo pudo ocurrir eso? Los científicos han propuesto que fue un proceso complejo. Primero, el flujo del manto (la región del subsuelo situada bajo la corteza terrestre) creó zonas con bajas y altas presiones en la base de la placa tectónica. Un cambio de dirección de este bloque facilitó que el magma ascendiera a la superficie en dos zonas distintas y separadas, pero paralelas, puesto que la placa iba en una sola dirección.

Dado que los cambios de movimiento de las placas tectónicas han ocurrido muchas veces durante la historia de la Tierra, los investigadores han pronosticado que en el futuro, cuando los volcanes emerjan al sureste de la Isla Grande de Hawái, podrían estar formando una única línea.

 III.-El fuego y el agua.

Las erupciones volcánicas pueden ser cuatro grandes tipos cuyas diferencias dependen sobre todo de la composición químicas del magma procedente de las profundidades; las cuales son hawaiana, vulcaniana, estromboliana y peleana.

En relación a la influencia que el agua ejerce sobre la actividad volcánica, se reconocen otros tipos de erupciones: las submarinas en las que la presión del agua a gran profundidad impide la desgasificación, lo cual da lugar a apacibles vertidos de lava; las freatomagmáticas que se producen a poca profundidad y en las que el contacto de la lava con el agua provoca fuertes explosiones, como ocurrió entre 1963 y 1967 durante la erupción de una isla volcánica de nombre del Surtsey, cuyo nombre proviene de un antiguo dios islandés del fuego (fig.  6) .

Por último, se encuentran las freáticas, en las que la proximidad de un depósito magmático puede provocar una evaporación brutal de aguas subterráneas, con la expulsión de vapor de agua y de antiguas rocas sólidas. 

 

Fig. 6 El contacto de la lava con el agua, a poca profundidad, provoca fuertes explosiones como ésta, en el Surtsey que se asienta sobre la dorsal del Atlántico Central, a 32 km de la costa sur de Islandia  (Crédito de la imagen: Internet)

Los volcanes activos en la Tierra.

Un volcán se considera activo cuando ha desarrollado algún tipo de actividad eruptiva en tiempos geológicamente recientes o históricos. Un intervalo de tiempo comúnmente aceptado es 10,000 años. 

Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) la cifra asciende a más de 1500 volcanes potencialmente activos, en todo el planeta, es decir, susceptibles de entrar en erupción en cualquier momento. A lo largo del siglo XX, aproximadamente 500 volcanes distintos han experimentado al menos una erupción en el tiempo histórico. Sin embargo, estas cifras son relativas, puesto que a menudo es difícil trazar los límites de cada aparato volcánico, cada uno de los cuales puede incluir varios conos eruptivos. 

Cada caso distinto da lugar a volcanes de evolución muy diferente que entran en erupción de manera más o menos explosiva. A pesar de que todavía se desconocen muchos de estos mecanismos, la comprensión de los fenómenos naturales mejora. 

Hoy en día, les volcanes en activo son objeto de una estrecha vigilancia y es posible evitar las consecuencias más mortíferas de las erupciones volcánicas evacuando a las poblaciones.

Sin embargo, en los últimos cinco años, estos avances son insuficientes para evitar las pérdidas humanas y los daños materiales registrados, ya que son inaccesibles en las regiones más pobres del planeta, que son, precisamente, las más afectadas; ya que un volcán puede ser tremendamente activo y estar en mitad del desierto, pero lo que marca su peligrosidad es el riesgo para la población y las infraestructuras. 

Tal como está ocurriendo en la República Democrática del Congo, donde el día 22 de mayo de 2021, el volcán Nyiragongo (“el que echa humo"), entró en erupción y obligó a poner en marcha el plan de contingencia para evacuar a los residentes locales de la ciudad de Goma, capital de la provincia congoleña de Kivu del Norte, situada a tan solo 20 kilómetros del volcán. Lo cual ha quedado documentado en diversos medios mundiales de comunicación, como puede verse en el siguiente enlace. https://youtu.be/qCIzr4A-1os

El río de lava proveniente del volcán, llego hasta las inmediaciones de aeropuerto y  se detuvo en los suburbios de la ciudad, concretamente en el barrio de Buhene, donde al menos 500 casas han sido arrasadas. Los informes iniciales indicaron que unas 32 personas habían muerto: unas 12 por asfixia por lava y gas al cruzar flujos de lava, y la mayoría del resto por accidentes mientras huían. Varias personas, incluidos muchos niños, seguían desaparecidos, aunque las familias seguían reuniéndose, de acuerdo al último reporte del Programa de Volcanismo global y el Servicio Geológico de los Estados Unidos. 

Cabe señalar que, en sus inmediaciones, viven 2 millones de personas, de acuerdo con Miranda (2020, 2021) y desafortunadamente este mismo autor un año antes, reportaba que el Observatorio de Volcanes de Goma, encargado de monitorear y estudiar la actividad sísmica de la zona, se había quedado sin financiación. Como suele ocurrir en muchos lugares del mundo, la falta de inversión aboca a la población a un futuro incierto y no menos peligroso.

Principales volcanes de México y los más activos.

México es un país de volcanes y de acuerdo al Servicio Geológico Mexicano, son parte del Anillo de Fuego del Pacífico, formado sobre el borde de la placa tectónica continental de Norteamérica que colinda en el océano Pacífico y en la porción sur de la Placa de Cocos.  

De acuerdo a Macias (2005) la mayor parte de los grandes volcanes de México se localizan dentro de la provincia geológica conocida como la Faja Volcánica Transmexicana (FVTM), un arco volcánico continental originado por la subducción de las placas de Rivera y Cocos, por debajo de la placa de Norteamérica y formado por miles de estructuras volcánicas, que atraviesa nuestro país entre los paralelos 19° y 20° de latitud norte. 

Sin embargo existen otras regiones volcánicas aisladas como: las islas Revillagigedo, el complejo volcánico de Tres Vírgenes, el campo volcánico de Los Tuxtlas, el arco volcánico Chiapaneco  (Figura 7).    

Figura 7. Localización de los principales volcanes de México (triángulos negros), éstos se agrupan entre el paralelo 19 y 20° de latitud norte para formar la Faja Volcánica Transmexicana (FVTM). (Crédito de la imagen: Macias, 2005)

Se han llegado a contabilizar un poco más de 2000 volcanes en el territorio mexicano. La mayoría ya no son activos y no representan peligro, según el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED, 2021).   

Todo lo anterior, me hizo recordar a la Isla Socorro, que forma parte del Archipiélago de Revillagigedo y su volcán Evermann (1040 metros de altura sobre el nivel del mar), el cual tuve la fortuna de estudiar y vigilar.  Su origen se le ha atribuido al volcanismo de intraplaca, donde magmas basálticos alcalinos emergieron a través de la corteza oceánica de la placa del Pacífico, formando a este voluminoso volcán tipo escudo (~2 400 km3) (Macias, 2005). Su última erupción fue volcánica submarina, al oeste de la isla en Punta Tosca, entre 1993 y 1994, tal como lo refiere el CENAPRED (2021) y el Programa de Volcanismo Global.

Pero sin duda, los más activos en el presente son los de Colima y el Popocatépetl (Montaña que humea”) mejor conocido como Don Goyo, que es el volcán mejor instrumentado de nuestro país. Lo vigila el CENAPRED en colaboración con expertos de la UNAM. 

Y cómo no, si de acuerdo al documento “Historia de la actividad del volcán Popocatépetl. 17 años de erupciones”  (CENAPRED, 2012), mas de 25 millones de personas habitan a menos de 100 km del cráter, por lo que se le considera uno de los volcanes más peligrosos del mundo y a lo largo de su historia reciente, ha registrado sus erupciones con etapas efusivas y explosivas en los últimos años, asociadas con el crecimiento y destrucción de domos de lava en el interior del cráter. En el pasado también se han registrado erupciones explosivas mayores, que afectaron severamente a los asentamientos existentes en el entorno.

Macias ya desde el año 2005, resaltaba la relevancia de que los estudios vulcanológicos en México, durante las próximas décadas deben de estar encaminados a esclarecer y completar la historia eruptiva de nuestros volcanes activos, determinar los procesos geoquímicos y petrológicos que intervienen en la generación del magma a profundidad y su ascenso hacia la superficie, elaborar los mapas de peligro faltantes y actualizar los mapas de peligros existentes.

Y finalmente, este mismo científico señalaba que se requiere que la información geológica y geofísica acumulada en nuestros volcanes sea difundida entre la población. Una erupción volcánica no puede ser evitada, pero sus daños sí pueden ser aminorados para que ésta no se convierta en un desastre volcánico, como el acontecido durante la erupción del Chichonal o Chichón, el lunes 29 de marzo de 1982, donde el episodio eruptivo más destructivo del volcán se produjo los días 3 y 4 de abril, cuando una serie de flujos piroclásticos descendieron por sus laderas y arrasaron con varios pequeños poblados. Y en donde desafortunadamente murieron 124 personas, aunque otras estimaciones varían hasta 2,000 y 1755 desaparecidos (fig. 8).

Fig.  8. Recorte de la portada de periódico sobre la erupción del Volcán Chichonal del miércoles 31 de marzo de 1982. (Crédito de la imagen:Internet) 

Cabe recordar que el CENAPRED (2021) menciona que el único mecanismo de protección ante estos flujos es la evacuación preventiva. Por su velocidad (que puede exceder fácilmente los 100 km/h, hace muy difícil cualquier acción durante su desarrollo, ya que a lo más les toma pocos minutos recorrer las distancias que separan a poblaciones vulnerables de los volcanes activos. Los alcances máximos de los flujos piroclásticos deben estar indicados en los mapas de peligros volcánicos de cada volcán. 

Y sólo para recordar

¿Cuál es la diferencia entre "magma" y "lava"?  Los científicos usan el término magma para la roca fundida que se encuentra bajo tierra y la lava para la roca fundida que atraviesa la superficie de la Tierra.

¿Qué son los flujos piroclásticos?: El CENAPRED (2021) señala que, durante las erupciones explosivas, pueden generarse avalanchas formadas por mezclas de fragmentos de lava, ceniza volcánica (magma finamente fragmentado) y gases muy calientes, que se deslizan cuesta abajo por los flancos del volcán a grandes velocidades y pueden llegar a ser muy destructivas y peligrosas. Estas avalanchas de material magmático, gases calientes y fragmentos de roca reciben varios nombres: flujos piroclásticos, nubes ardientes o flujos de ceniza caliente. Estos flujos representan una de las manifestaciones más impresionantes y destructivas de las erupciones volcánicas y ha sido la causa de numerosos desastres volcánicos en distintas partes del mundo.

También menciona que existen varios tipos de flujos piroclásticos: los relacionados con derrumbes o colapso de domos, o con el desmoronamiento de los frentes de flujos de lava en pendientes fuertes; flujos producidos directamente en cráteres de cumbre, que pueden ser dirigidos lateralmente por domos y los flujos producidos por el colapso de grandes columnas eruptivas, como los generados durante la erupción del volcán El Chichón en 1982 que causaron el peor desastre volcánico de la historia de México.

¿Cuáles son algunos de los beneficios de las erupciones volcánicas?  A lo largo del tiempo geológico, las erupciones volcánicas y los procesos relacionados han beneficiado directa e indirectamente a la humanidad:

• Los materiales volcánicos finalmente se descomponen y se meteorizan para formar algunos de los suelos más fértiles de la Tierra, cuyo cultivo ha producido abundantes alimentos y ha fomentado civilizaciones.

• El calor interno asociado con los sistemas volcánicos jóvenes se ha aprovechado para producir energía geotérmica.

• La mayoría de los minerales metálicos extraídos en el mundo, como el cobre, el oro, la plata, el plomo y el zinc, están asociados con magmas que se encuentran en las profundidades de las raíces de los volcanes extintos. 

Fuentes consultadas

Aranda-Gómez J.J., Luhr J.F., Todd B. H., Valdez-Moreno G., Chávez-Cabello G. 2005, El volcanismo tipo intraplaca del Cenozoico tardío en el centro y norte de México: una revisión. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. Volumen Conmemorativo del Centenario. Temas Selectos de la Geología Mexicana. Vol. 57, núm. 3, p. 187-225. [En línea]

http://dx.doi.org/10.18268/BSGM2005v57n3a1

CENAPRED. 2012

http://www.cenapred.gob.mx/es/Publicaciones/archivos/225-HISTORIADELAACTIVIDADDELVOLCNPOPOCATPETL-17AOSDEERUPCIONES.PDF

CENAPRED. 2021. Fascículo Volcanes. Centro Nacional de Prevención de Desastres Naturales. 1a. reimpresión de la 1a. edición, diciembre de 2008. D.R. Versión Electrónica 2021 http://www.cenapred.gob.mx/es/Publicaciones/archivos/2-FASCCULOVOLCANES.PDF

Debroise A.  2003. Fenómenos naturales: las fuerzas de la tierra. Colección Larousse. El mundo contemporáneo. Edito Larousse. ISB 9702208823, 9789702208822. 127 pp.

Dirección General de Protección Civil y Emergencias. Riesgo Volcánico

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Farndon J. 2000. Miniguía Volcanes. Dirección Gordon B., Parker H. ISBN:970-656-423-3. Editorial Dorling Kindersley. Publicado en México. 127 pp.

Hall  C., O´Hara S., 1999.  Miniguía La Tierra. Dirección O´Hara S. ISBN:968-7668-61-X

Editorial Dorling Kindersley. Publicado en México.  159 pp.

Macías J. L. 2005. Geología e historia eruptiva de algunos de los grandes volcanes activos de México. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. Volumen Conmemorativo del Centenario.Temas Selectos de la Geología Mexicana. Vol. 57, núm. 3, p. 379-424 [En línea]

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Smithsonian / US Geological Survey Weekly Volcanic Report on Nyiragongo (DR Congo) Report 19 May-25 May 2021. Managing Editor: Sally Kuhn Sennert

https://volcano.si.edu/showreport.cfm?doi=GVP.WVAR20210519-223030