Volcanes: formación, tipos de erupción, lavas y materiales piroclásticos

Magma, gases y factores que influyen en la actividad volcánica

Los factores principales que influyen en la composición del magma son la temperatura, el contenido de gas disuelto y la composición química. Estos factores afectan la densidad y la viscosidad del magma.

La temperatura tiene un papel importante: a medida que la lava se enfría, su viscosidad aumenta, comienza a solidificarse, su movimiento disminuye y el flujo se detiene por completo.

Otro factor que influye es la composición química. El contenido de sílice determina la viscosidad: a mayor contenido de sílice, mayor viscosidad. El flujo magmático se ve impedido porque las moléculas de sílice se enlazan formando largas cadenas, incluso antes de que comience la cristalización.

• Lavas riolíticas: son muy viscosas debido a su alto contenido en sílice y forman coladas gruesas.
• Lavas basálticas: son más fluidas y forman coladas de hasta 150 km.

Los gases disueltos también afectan el movimiento. Tienden a incrementar la fluidez y dan fuerza suficiente para impulsar la roca fundida desde la profundidad.

La cima del volcán se dilata, lo que indica que el magma se está desplazando hacia arriba desde un depósito poco profundo situado en el interior del cono. Los volátiles (componente principal: agua) tienden a desplazarse hacia arriba y acumularse en la parte superior de la cámara magmática.

Cuando comienza la erupción, el magma sale de la cámara magmática y asciende por un conducto volcánico o chimenea. Conforme el magma sale a la superficie, disminuye la presión de confinamiento.

• Magmas basálticos: muy fluidos, permiten que los gases migren hacia arriba y escapen por la chimenea con relativa facilidad. Los gases salen impulsando la lava de forma intermitente a cientos de metros en el aire, produciendo fuentes de lava (fuentes de lava incandescente).
• Magmas muy viscosos: son expulsados de manera explosiva en forma de chorros de gas cargados de cenizas, que evolucionan a plumas de gran fuerza ascendente denominadas columnas eruptivas.

Antes de una erupción explosiva, se produce un periodo de diferenciación magmática en el cual se cristalizan y se depositan los minerales ricos en hierro, dejando en la parte superior del magma una zona enriquecida en SiO₂ y gases disueltos.

Conforme el magma rico en volátiles asciende por la chimenea volcánica hacia la superficie, estos gases comienzan a reunirse en forma de diminutas burbujas. A cierta altura se transforman en un chorro gaseoso que contiene diminutas fragmentos de vidrio. Las bombas son expulsadas de manera explosiva, donde disminuye la presión en la roca fundida situada directamente debajo.

Materiales expulsados durante la erupción

Durante la erupción, el volcán expulsa lavas, grandes volúmenes de gas y material piroclástico (rocas rotas, bombas de lava, cenizas finas y polvo).

Coladas de lava

Las tres formas principales que adoptan los flujos de lava son: aa o escoriácea, pahoehoe o cordada, y lavas almohadilladas.

Lava aa

El término aa (que significa "pedregosa con lava áspera" o "fuego", en hawaiano) designa uno de los tres tipos básicos de lava fluida. Está caracterizada por su superficie irregular, resultante de la pérdida rápida de gases. Está compuesta por bloques de lava fragmentada denominados clinkers.

Las coladas de lava aa avanzan lentamente, a una velocidad de 5 a 50 metros por hora. Con tan escasa velocidad, la superficie se enfría parcialmente y, al ser empujada por la lava aún candente que tiene debajo, se agrieta y deforma. Debido a su superficie fría y fragmentada, y a la salida de gases que producen numerosos huecos, la superficie de una colada aa es suelta, fragmentada y rugosa, con forma de sierra, lo que hace difícil caminar sobre ella cuando está solidificada. (Naturalmente, no se recomienda intentar caminar sobre lava no solidificada.)

La superficie de clinkers cubre un núcleo macizo de la colada, que fue la zona más activa durante el movimiento de la colada. En el frente de las coladas tipo aa, los fragmentos se enfrían, se deslizan hacia la base y son cubiertos por la colada que avanza. Esto da lugar a la formación de dos capas de fragmentos solidificados: una en la base y otra en la parte superior de la colada.

Es común que haya bolas de lava acumulada de hasta 3 m (10 pies). Las lavas de tipo aa son, en general, más viscosas que las de tipo pahoehoe, las cuales pueden convertirse en aa si el flujo de lava se vuelve turbulento debido a la presencia de obstáculos en el terreno.

Lava pahoehoe

El término pahoehoe (que significa "suave") o cordada designa, en general, coladas de lavas basálticas. Presenta rugosidades que se asemejan a cuerdas, lo que le da el nombre de lava cordada; también se la llama lavas en tripa, aunque el término hawaiano pahoehoe es el que se usa en su nomenclatura internacionalmente.

Su superficie ya solidificada es ondulada, encordonada e incluso lisa. Estas superficies se deben al movimiento muy fluido de la lava bajo una corteza que se va coagulando. Las coladas de este tipo avanzan como una serie de pequeños lóbulos y, de esa forma, continuamente se va enfriando la superficie.

También forma tubos de lava, donde la pequeña pérdida de calor mantiene su viscosidad baja. La textura de la superficie de las coladas de tipo pahoehoe es muy variable, presentando varias formas, a menudo descritas como esculturas de lava. Según se alejan del origen, las coladas pahoehoe pueden pasar a ser aa por una pérdida de calor y su consecuente aumento de viscosidad.

La textura redondeada del pahoehoe actúa como un mal reflector del radar y es difícil de ver desde un satélite orbital.

Lava almohadillada (pillow-lava)

Son lavas basálticas solidificadas en un ambiente subacuático. Tienen una apariencia que se asemeja a almohadas apiladas. Esta denominación se debe a su sección aproximada, que se parece a las almohadas. Las lavas en almohadilla se forman en las profundidades marinas, pero también cuando las lavas subaéreas se deslizan por las vertientes y entran en contacto con el mar, ríos o lagos.

La lava viscosa obtiene una corteza sólida de forma inmediata al entrar en contacto con el agua, la cual se rompe y rezuma lava, formando almohadillas según fluya la lava de la colada. Las superficies vítreas de estas lavas no son lisas: presentan grietas, arrugamientos y estrías lineales, muchas de las cuales se cortan en ángulo recto.

Las lavas en almohadilla pueden encontrarse con una gran variedad de formas, incluyendo bulbosas, esféricas, axatadas, alargadas y tubulares, variando su diámetro de varias decenas de centímetros a varias decenas de metros. Sin embargo, su tamaño típico va de 0,5 a 1 m. El interior de las almohadillas se enfría más lentamente que la cobertura exterior vítrea, y la cristalización a tasas de crecimiento progresivamente más lentas en dirección al interior produce una considerable variedad de textura en las pústulas.

La mayoría de la superficie de la Tierra está cubierta de agua y la mayoría de los volcanes están situados cerca (o debajo) de ella, por lo que este tipo de lava es muy común.

Gases

Los magmas contienen cantidades variables de gas disuelto, que se mantienen en la roca fundida por la presión de confinamiento. Esta porción gaseosa constituye del 1 al 6 % del peso total y la mayor parte es agua, además de CO₂, N, SO₂, Cl, H y Ar.

Además de impulsar el magma hacia la superficie, desempeñan la función de erosionar el estrecho conducto que conecta la cámara magmática con la superficie. Las temperaturas elevadas y la capacidad de flotación del cuerpo magmático rompen la roca que está por encima.

A continuación, las ráfagas de gas cargado a gran presión amplían las fracturas de la roca y abren un camino hacia la superficie, completando este pasadizo. El gas cargado, junto con los fragmentos de roca que arrastra, erosiona sus paredes, ensanchando el conducto.

Dado que esas fuerzas erosivas se concentran en cualquier saliente a lo largo del camino, las chimeneas de los volcanes son circulares. A medida que el conducto aumenta de tamaño, el magma va ascendiendo para producir actividad volcánica. Después de la erupción, se vuelve a tapar la tubería volcánica con un tapón de magma sólido y derrubios que no fueron lanzados a la superficie.

Materiales piroclásticos

Son partículas producidas por la expulsión de lava basáltica o de magmas viscosos (riolíticos). El tamaño de estos fragmentos expulsados oscila entre un polvo muy fino y cenizas volcánicas de tamaño de arena (inferior a 2 mm), y trozos que pesan más de una tonelada.

El material no compactado se denomina tefra, independientemente de la composición o del tamaño de los granos. Los diferentes fragmentos, sueltos o compactados, se llaman piroclastos.

Las partículas de rocas antiguas arrastradas por el evento magmático se llaman litoclastos; los trozos de otras rocas se llaman xenolitos (igual en las intrusivas).

Por procesos de erosión, las cenizas y las tobas pueden ser transportadas y aglomeradas con material pelítico, formando las tufitas o los sedimentos tufíticos. Las tufitas son rocas piroclásticas con una adición de hasta el 50 % de detritus normales. Por encima de este porcentaje se habla de un sedimento tufítico.

Clasificación de los piroclastos

Piedra pómez

La piedra pómez es un piroclasto poroso, que se constituye de vidrio en forma de espuma y que se forma durante un enfriamiento muy rápido de un magma ascendente de alta viscosidad (que sufre una descompresión repentina). Estas son muy características de las vulcanitas claras y ácidas, como por ejemplo la riolita, y por ello son de color blanco grisáceo hasta amarillento, raramente de color rosado o gris. Las piedras pómez frescas son de brillo sedoso. Se constituyen de fibras de vidrio trenzadas subparalelamente y retorcidas alrededor de huecos y de inclusiones.

Sus equivalentes basálticos se denominan escorias ricas en burbujas. Ellas son mucho más raras que la piedra pómez.

Ignimbritas

Las ignimbritas son sedimentaciones de corrientes de ceniza. Son de mala selección, de tamaño relativo de componentes irregular, de modo heterogéneo y porosas. Muchas son de textura parallela debido a formaciones de vidrio aplanadas con diámetros de hasta 10 cm.

Anatomía de un volcán

La actividad volcánica comienza cuando se desarrolla una fisura (grieta) en la corteza, a medida que el magma rico en gas fuerza su camino hacia la superficie. Conforme el magma rico en gas asciende por esta fisura lineal, su camino suele adoptar la forma de un conducto circular o tubo, que termina en una abertura en la superficie denominada chimenea.

Sucesivas erupciones de lava, material piroclástico o, con frecuencia, una combinación de ambos, a menudo separadas por largos periodos de inactividad, van formando la estructura que llamamos volcán.

En la cima hay una depresión de paredes empinadas llamada cráter, que se fue construyendo a medida que los fragmentos expulsados se acumulaban alrededor de la chimenea, formando una estructura en forma de donut.

Algunos volcanes tienen un cráter en la cima, mientras que otros tienen depresiones muy grandes, más o menos circulares, llamadas calderas. Son de tal dimensión que pueden o no formarse en asociación con un volcán.

Durante las primeras etapas de crecimiento, la mayor parte de las descargas volcánicas proceden de la chimenea central. A medida que un volcán madura, el material también tiende a emitirse desde las fisuras que se desarrollan a lo largo de los flancos o en la base del volcán. La actividad continua de la erupción del flanco puede producir un pequeño cono adventicio.

La formación de un volcán está determinada por la composición del magma que contribuye a su formación. Las lavas tipo aa y pahoehoe forman amplias pendientes suaves, mientras que las riolitas, ricas en SiO₂ y más viscosas, forman conos de pendientes moderadas a empinadas.

Tipos de volcanes

El carácter esencial de un volcán consiste en un conducto volcánico central. La forma y el perfil de los detritos acumulados alrededor del conducto central están influidos en sumo grado por el tipo de erupción.

Conos basálticos

Los conos basálticos son raros, y probablemente son más bien bajos debido a la gran fluidez de la lava basáltica. Ejemplos de este tipo de volcán son el Rangitoto, en Nueva Zelanda, y el Skjaldbreiður, en Islandia.

Volcanes en escudo o domos basálticos

Se forman donde la lava basáltica se expulsa en forma fluida y, aunque pueden lograr gran altura, tienen bases tan amplias que no les corresponde adecuadamente la denominación de conos. Los volcanes hawaianos son ejemplos excelentes de volcanes en escudo. La gran pila de material volcánico que se alza 9144 m por encima del fondo oceánico para formar las islas de Hawái es un complejo de escudos volcánicos uno encima del otro, siendo el Mauna Loa el último que se ha formado. En este tipo de volcanes es común la expulsión lateral de lava a través de fisuras radiales, aunque en las primeras etapas de su desarrollo la mayor parte de la erupción se produce por orificios centrales.

Conos de ceniza

Los conos de ceniza se forman donde las erupciones son de tipo explosivo, con predominio de materiales piroclásticos. El crecimiento de un cono de ceniza comienza alrededor del cráter con un anillo circundante de detritos piroclásticos compuestos de ceniza, lapilli y materiales más gruesos. Esto se denomina anillo de toba, particularmente cuando está compuesto de materiales de tamaño fino. Los conos de ceniza raramente logran alturas superiores a los mil metros. Un ejemplo de este tipo de volcán es el anillo de toba de Koko Head, en la isla de Oahu, Hawái.

Volcanes compuestos o estratovolcanes

Presentan una estructura que atestigua períodos alternantes de erupciones explosivas y erupciones tranquilas. Muestran una estratificación gruesa producida por la alternancia de mantos de lava y de material piroclástico. La lava intrusada en fisuras se solidifica formando diques; si ha sido inyectada entre capas de materiales fragmentarios de eyección, constituye filones capa. Las corrientes de lava aisladas que salen del cráter o por fisuras laterales pueden formar extensiones semejantes a lenguas, y se denominan coladas.

La mayoría de los grandes volcanes del mundo son compuestos. Ejemplos de estos son el Vesubio en Italia, el Llaima y el Villarrica en Chile, el Cotopaxi en Ecuador y el Fujiyama en Japón.

Calderas volcánicas

Una caldera volcánica es una gran depresión generalmente causada por el hundimiento de una cámara magmática, como es el caso de las Cañadas del Teide en Tenerife (Islas Canarias, España).

Más rara es la formación de una caldera por explosión freática, como en el caso de la Caldera de Bandama en la isla también canaria de Gran Canaria, producida cuando el magma basáltico ascendente encuentra en su camino un acuífero, originando una explosión colosal al convertir el agua en vapor sometido a una enorme presión.

Otro tipo de caldera es la producida por fenómenos erosivos, de la que es buen ejemplo la Caldera de Taburiente, situada en otra isla del archipiélago español de Canarias: La Palma. Esta última caldera ha servido como modelo para este tipo de estructuras volcánicas, aunque no resulta tan apropiado porque la caldera propiamente dicha resultó vaciada por el drenaje de la lava glacial ocurrida.

En inglés existen dos términos para este tipo de relieve volcánico: shield volcano (volcán en escudo) y caldera; en español se usan los términos volcán en escudo y caldera.