Ciencia y tecnología

Algo más del volcán Popocatépetl y sismos en general

Desde el periodo del Pleistoceno (hace un millón de años) se originó la primera etapa del actual volcán Popocatépetl; durante sus numerosas erupciones se ha levantado un enorme aparato volcánico y en la actualidad es la quinta altitud del continente americano. Una erupción que se produjo hace aproximadamente 23,000 años, destruyó los bosques y formó grandes depósitos de avalancha que alcanzaron los 70 kilómetros al sur del actual cono. Esta erupción gigante, fue el inicio de un periodo de gran explosividad que depositó material llamado «xaltete» o «cacachuatillo», o de acuerdo con el criterio geológico, de piroclastos a distancias de hasta 80 kilómetros del cráter. Estudios recientes mediante radiocarbono 14, sugieren al menos dos etapas, entre otras, muy activas, una ocurrida hace 4,930 años y otra hace 830 años. Otra etapa eruptiva relativamente menor, ocurrió en 1357, según reportan las crónicas, que motivó el cambio de nombre, es decir, del antiguo Xalliquehuac (arena que vuela) al de Popocatépetl (cerro que humea).

La actividad del Popocatépetl, comenzó hace 730,000 años y fue un proceso eruptivo de tipo efusivo, es decir, flujos lávicos, la actividad del cuerpo de lava que presenta el volcán Popocatépetl es parte de un proceso de este tipo, por lo que no representa un riesgo mayor para la sociedad mientras mantenga ese comportamiento.

Las observaciones efectuadas hasta el momento en el Popocatépetl indican que la lava que ha emitido el volcán desde los últimos días de marzo de 1997 forma parte de un proceso evolutivo de varios siglos y está limitado, hasta el momento, al interior del cráter, es decir, no es un hecho evidente a simple vista, por lo que hasta ahora no representa un serio peligro, excepto para aquellos que se acerquen al cráter.

Los volcanes, pueden tener diferentes tipos de erupciones, pero se pueden resumir en efusivas o explosivas. Éstas se diferencian por el material que expulsan y la rapidez con la que lo hacen. En las primeras, la lava sale en pequeñas cantidades, con lentitud, por lo que su impacto es lento, es decir, no toma por sorpresa a la población. Por el contrario, en el segundo tipo de erupción los materiales salen en abundancia y en un tiempo corto, lo que le da el carácter de explosivo.

Sin embargo, no se debe olvidar que esta etapa puede evolucionar a una explosiva ya que son fenómenos complejos que se generan en alguna región de la cámara magmática, inaccesible a la medición directa y sólo inferida por mediciones indirectas de los compuestos gaseosos y las señales sísmicas.

Los estudios que se realizan en esa zona están orientados a conocer la probabilidad con la que este último fenómeno (la fase explosiva) puede ocurrir, a fin de que la población y las autoridades tomen las medidas preventivas necesarias.

Hay que recordar que el Popocatépetl es un volcán activo desde hace muchos siglos y que seguramente continuará así. Además, el tipo de lava y la actividad parecen tener las mismas características que una pequeña etapa eruptiva ocurrida entre 1919 y 1927. Por esta razón, es conveniente pensar en el comportamiento de la dinámica terrestre, la cual sugiere que cualquier fenómeno geológico se puede describir como cíclico; con etapas tranquilas y otras de mayor actividad.

Al compararse las crónicas del ingeniero Camacho, el doctor Fridlander y el pintor doctor Atl, el comportamiento del Popocatépetl tiene una gran similitud de lo sucedido a partir de febrero de 1919 hasta 1927, y la que presenta desde el 21 de diciembre de 1994 hasta hoy.

La actividad de febrero de 1919 registró una serie de explosiones en el interior del cráter, el cual estaba ocupado por un lago en 1906; las expediciones y observaciones que se realizaron en la cima del volcán mostraron emisión de lava en el interior del volcán, y las explosiones violentas de 1927 que dieron lugar a la formación de un cráter interno de un diámetro de aproximadamente 800 metros y una profundidad de 90 metros.

En la actualidad, se puede apreciar que la lava emitida en el suroeste del cráter ha llegado a la altura en donde se encontraban los orificios mencionados por el doctor Atl en los estudios que realizara en torno al volcán en la década de los años veinte.

Sin embargo, según los científicos, la cantidad de lava emanada por el Popocatépetl, tardaría algunos años en rebasar el cráter externo (de más de 300 metros de alto en el sector occidental) del volcán. Además se espera que sea un periodo activo muy similar al de principios de siglo y que exista algún comportamiento de tipo explosivo, tal cual se ha observado en las fases de diciembre del año 2000 y enero de 2001.

Los cambios en la actividad sísmica y de emisiones de gas del volcán pueden ser patrones que indiquen modificaciones en el tipo eruptivo, por lo que las mediciones frecuentes del incremento o decremento de los gases es imprescindible para conocer la intensidad del proceso.

Con el fin de realizar un manejo adecuado de los términos comunes usados en vulcanología, y comprender los fenómenos característicos que ocurren en un volcán del tipo del Popocatépetl, consideramos pertinente incluir un breve glosario de definiciones útiles en estos casos.

Explosiones dirigidas

Es una columna de material volcánico caliente (rocas, gases y vapores) y puede alcanzar una altura de 25 a 30 kilómetros. Se presenta en forma de hongo, los proyectiles (sólidos) que arroja tienen generalmente un tamaño de 3 a 5 centímetros de diámetro o más.

Tefra

Es el conjunto de material volcánico depositado en una región, formado básicamente de ceniza. Se conoce así a la salida de gas, vapor de agua y fragmentos de roca (cuando son mayores a 64 mm se les llama bombas o bloques) y que caen en las cercanías del cráter.

Lava

Roca fundida a más de 800ºC que corre lentamente por las pendientes del volcán. La viscosidad de este material está determinada por la temperatura y la composición química.

Flujos de lodo

Combinación de agua a partir de la lluvia, nieve o hielo o ablación del suelo permanentemente congelado, cenizas volcánicas y tierra que se mueven principalmente en barrancas o pendientes cercanas al volcán.

Nubes ardientes

Flujo de cenizas calientes que viajan a gran velocidad por un costado del volcán, pueden tener una temperatura de hasta 450ºC.

Sismicidad

Las señales sísmicas de los volcanes están relacionadas generalmente con el ascenso de magma a través de un sistema hidráulico que termina en la base del cráter o en algún sector del aparato volcánico. Las señales son registradas por sensores, que sugieren algunos fenómenos del volcán, por ejemplo deformaciones o procesos de fluidos o gases que generan vibraciones al circular por el sistema o señales características cuando se fracturan sectores de roca.

En el caso del Popocatépetl, se ha logrado hacer un corte del volcán y localizar los hipocentros, estos datos muestran que este tipo de eventos, desde diciembre del 94 hasta ahora, se localizan principalmente en la zona central del volcán a una profundidad de 0-10 km bajo el nivel de la cima; con señales frecuentes, débiles y acumuladas en el conducto de salida.

Sismología de volcanes

A lo largo del denominado Cinturón de Fuego del Pacífico se encuentran distribuidos numerosos volcanes activos que son resultado de la interacción de diversas placas tectónicas; este proceso dinámico lo constituye la generación de una gran cantidad de sismos, mismos que muchas veces pueden alcanzar magnitudes catastróficas.

Un claro ejemplo de este proceso lo encontramos en Japón, donde 45 volcanes activos tienen registros de erupciones en tiempos históricos; de la misma manera, las islas japonesas y regiones adyacentes han sufrido frecuentemente de una serie de terremotos destructores de origen tectónico.

De acuerdo con estudios realizados sobre diferentes puntos de la corteza terrestre, se ha podido entender que los sismos volcánicos no sólo están limitados en su magnitud cuando se comparan a los de naturaleza tectónica, sino que también se originan a profundidades menores.

También se ha determinado que los sismos de origen volcánico poseen un mecanismo diferente en la generación de ondas elásticas y que éstos se desarrollan de una manera diferente a los tectónicos; por otro lado, recientemente ha quedado demostrado que la relación magnitud-frecuencia sísmica (ciclos por segundo) también es diferente para ambos tipos de eventos.

Descripción general de sismos volcánicos

Para estudios volcánicos, es conveniente clasificar los sismos de acuerdo con la localización de su hipocentro (lugar donde se inicia la ruptura), su relación con los diferentes tipos de erupción y la naturaleza del movimiento sísmico.

Los sismos se pueden clasificar según su localización hipocentral y el tipo de movimiento sísmico, en:

* Sismos tipo A.

* Sismos tipo B.

* Sismos de explosión o sismos seguidos de erupciones explosivas.

* Tremores volcánicos o pulsaciones volcánicas.

* Combinaciones tipo A-B.

Sismos tipo A

Éstos se producen debajo de los volcanes a profundidades mayores a un kilómetro, generalmente en el rango de 1 a 20 km, raramente exceden 5 en magnitud Richter. Al patrón de desarrollo de la actividad sísmica o la frecuencia sísmica de este tipo de eventos se le llama «enjambre» al igual que los del tipo B y los sismos de explosión, mismo que es muy diferente al patrón de desarrollo de la actividad sísmica de origen tectónico. Las ondas sísmicas del tipo A son similares a aquellas generadas por eventos tectónicos de naturaleza superficial.

Sismos tipo B

Estos sismos se originan principalmente en las zonas adyacentes a cráteres activos a profundidades extremadamente superficiales, por ejemplo el cráter del Monte Asama en Japón, el Popocatépetl en México y cráter Halemaumau del Kilauea en Hawai. Las magnitudes de los sismos tipo B son pequeñas; el registro de las ondas S de los sismogramas casi no se distinguen y el movimiento del sismo consiste fundamentalmente de vibraciones con periodos en el rango de 0.2 a 1 segundo. Dado que la frecuencia sísmica de un sismo tipo B generalmente se incrementa antes de una erupción explosiva, este es un indicador de la actividad interna de los volcanes; en Japón, en el Monte Asama, la predicción ha sido posible.

Sismos de explosión

En erupciones explosivas como es el caso del Monte Asama, un gran número de bloques de lava y bombas volcánicas con ceniza y gases son expulsados con fuertes detonaciones. Una sola erupción explosiva del tipo vulcaniano dura algunos minutos, y la expulsión de grandes bloques de lava finaliza después de 30 o 60 segundos de iniciada la explosión.

La máxima amplitud o la magnitud del sismo de explosión tienen una relación con la intensidad de la erupción explosiva y es aproximadamente proporcional a la energía cinética de la erupción.

Este tipo de eventos contienen longitudes de onda mayores comparadas con aquellas de los sismos tipo A y tectónicos; los movimientos sísmicos no se han sentido más allá del cráter, la amplitud del movimiento rebasa los 1,000 micrómetros a una distancia de 4-5 km del epicentro. Las detonaciones o vibraciones de aire (ondas sónicas u ondas de choque del aire) de las erupciones explosivas se registran en los sismogramas.

Gases y cenizas

Dentro de la vulcanología, los cambios de emisiones de gases, cenizas y hasta vapor de agua pueden ser patrones que indiquen modificaciones en el tipo eruptivo o en la magnitud de los eventos del Popocatépetl, por lo que las mediciones frecuentes del incremento o decremento de estas emisiones son importantes para conocer la actividad del proceso.

Las cantidades de bióxido de azufre que emite el volcán son medidas mediante un espectrómetro de correlación, el cual mide la absorción de energía solar por las moléculas de dióxido de azufre; método que consiste en colocar entre el instrumento y la fuente de luz, la pluma eruptiva o gases; este tipo de medición suele ser terrestre o aérea.

La salida de bióxido de carbono, bióxido de azufre y vapor de agua (conocidas como fumarolas) viajan según la dirección del viento y pueden llegar a concentrarse en zonas bajas o planicies.

De acuerdo con los estudios químicos, las cenizas emanadas por el volcán, desde diciembre de 1994, son de bajo nivel tóxico. Los registros de cenizas, se efectúan periódicamente para determinar las características de las cenizas, su variación, densidad, espesor, cálculos de volumen y análisis químicos.

Las cenizas volcánicas son partículas de materiales rocosos que fueron parte del cuerpo del volcán, son formadas por la enorme presión a que son sometidas las rocas del interior y pulverizadas hasta los tamaños observados que abarcan de unas cuantas micras a unos 2 a 4 cm de diámetro. Estos materiales son expulsados del cráter y el viento las dispersa según la dirección que tenga en ese momento.

Se debe recordar que desde el momento que existe alguna emanación volcánica ésta toma el nombre de «erupción», ya que geológicamente se define como la salida de cualquier material sólido del interior de la corteza terrestre; a continuación se explican algunas características.

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