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La física y la química de las erupciones volcánicas (II)

¿Qué expulsa un volcán durante el episodio eruptivo?

Son varias las clases de productos que se liberan en la erupción volcánica y que constituyen lo que recibe el nombre de magma y de colada o lava, según que se haga referencia al material que aún esté atrapado bajo tierra o, por el contrario, haya alcanzado la superficie y continúe fluyendo sobre el terreno en estado líquido, respectivamente. Los componentes principales de estas emisiones son los gases y los piroclastos. La proporción entre ellos es muy variable dependiendo del tipo de erupción. Las cantidades de gases condicionan el grado de explosividad de la erupción y, consecuentemente, la cantidad de productos piroclásticos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El magma y la lava o colada, hacen referencia a la masa de rocas fundidas que emergen del interior de la Tierra. Esto explica que esté constituida por una mezcla cuyo componente principal son los silicatos, con cantidades menores de algunos óxidos. La composición de la mezcla es diversa y depende de la naturaleza y del grado de fusión que haya sufrido el manto del que proceda. Los magmas se forman bajo circunstancias especiales ya que, en condiciones normales, el gradiente geotérmico de la Tierra no es lo suficientemente alto como para fundir las rocas. Son las corrientes de convección las que ascienden desde el manto inferior a mayor temperatura y funden parcialmente las rocas del manto superior. El líquido que se va generando se separa de los materiales remanentes y tiende a ascender debido a su menor densidad.

Los piroclastos, o tefra, designan los diferentes fragmentos rocosos, sueltos o compactados, que se generan en los procesos volcánicos violentos. Suelen clasificarse en función del tamaño de los fragmentos o por otros diferentes criterios. Según el orden creciente de tamaño se tienen las cenizas, los lapillis y las bombas o bloques. Otras clasificaciones permiten mencionar los siguientes tipos de fragmentos piroclásticos: pómez (mezcla de sílice –SiO₂– y alúmina –Al₂O₃– con abundantes vesículas que ocupaba el gas antes de salir); juveniles (se generan por el enfriamiento rápido del magma que da origen a la erupción); líticos; cristales…

Los gases volcánicos llegan a la superficie a través de las fracturas corticales. Escapan desde las cámaras magmáticas que están debajo del volcán y se manifiestan en las fumarolas, que son salideros permanentes de gases. La mayoría de estos gases consisten en vapor de agua acompañado de cantidades significativas de dióxido de carbono (CO₂) y dióxido de azufre (SO₂). El resto lo componen gases en cantidades más pequeñas como el monóxido de carbono (CO), cloro (Cl₂), cloruro de hidrógeno (HCl), flúor (F₂), fluoruro de hidrógeno (HF) y helio (He), que, en general, son altamente peligrosos.

El CO₂, más denso que el aire, se acumula en zonas bajas o deprimidas desplazando al oxígeno del aire y convirtiéndolo en trampa mortal para los seres vivos. El CO también contribuye a este efecto.

En el caso del flúor, cuando su índice es alto, resulta tóxico, pudiendo ser absorbido por las partículas de ceniza volcánica que posteriormente caen sobre el terreno resultando nocivo al cubrir la vegetación u otros lugares.

Hay otro tipo de gases que se producen como consecuencia de las reacciones químicas en las que intervienen los desprendidos en las erupciones. Cuando la lava alcanza el mar, el calor extremo de esta lava vaporiza el agua produciéndose entonces una serie de reacciones químicas en las que interviene principalmente el cloro. Este gas tiene una vida en la atmósfera desde unas pocas semanas hasta varios meses, ya que puede reaccionar con el vapor de agua regresando a la tierra con el agua de lluvia en forma de ácido clorhídrico (HCl_(ac)) y contribuyendo, así, a la lluvia ácida.

También el SO₂ reacciona con el vapor de agua y con los iones OH^– formando sulfatos y ácido sulfúrico. Esto genera efectos como los correspondientes a la lluvia ácida antes mencionada, contribuyendo de este modo al cambio climático.

En los volcanes activos las fumarolas pueden descargar diariamente entre centenas y miles de toneladas de gases a la atmósfera, a una temperatura entre 100 ºC y 900 ºC. Dependiendo de la violencia de la erupción, todo la mezcla de gases y cenizas emitida puede ser proyectada, incluso, hasta altitudes correspondientes a las de la estratosfera. Esto provoca una contaminación atmosférica muy peligrosa para el hombre y el clima. Además, se produce el apantallamiento de los rayos solares en su llegada al suelo, con lo que la iluminación solar directa puede reducirse entre un 5 y un 10% generando, así, descensos de temperatura. La Tierra se enfría y el clima cambia.

 

 

 

El primero que relacionó el vulcanismo con el cambio climático fue el político, científico e inventor estadounidense Benjamin Franklin. En 1784 se encontraba en París negociando la independencia de Estados Unidos. Por aquellas fechas, el volcán Laki, en Islandia, hacía varios meses que había entrado en erupción. Al mismo tiempo Europa estaba sumida en una neblina seca y persistente que nadie explicaba. Las palabras de Franklin sobre el fenómeno, en una de sus cartas, no dejan lugar a dudas sobre la causa que la originaba. Su propuesta de comprobar la relación entre erupciones volcánicas y cambio climático se hizo realidad casi 200 años después. Fue el climatólogo Hubert Lamb quien, en 1970, trabajando en el Servicio Meteorológico Británico, registró todas las erupciones volcánicas entre 1500 y 1960, relacionando su impacto sobre la atmósfera de la Tierra y concluyendo que las grandes erupciones siempre provocaban cambio climático.

 

Los volcanes son más conocidos por sus efectos dañinos que por los beneficiosos. Sin embargo, los terrenos volcánicos tienen mucha utilidad para el hombre y a los científicos les sirven para comprender mejor la dinámica interna del planeta.

Materiales piroclásticos  –  Bombas volcánicas  –  Cenizas volcánicas+agua+enfriamiento

 

Desde hace milenios los terrenos y materiales volcánicos han sido utilizados por el hombre en su provecho. Los depósitos de azufre provenientes de la sublimación regresiva de las emisiones gaseosas de algunos de sus compuestos, por ejemplo, se emplean en la agricultura y en las industrias del papel, pinturas, metalurgia no ferrosa, siderurgia y producción de asfalto para carreteras; el calor geotérmico para calefacción; las rocas como materiales de construcción; los lapillis como suelo agrícola fértil… Además, los volcanes configuran paisajes hermosos de gran atractivo turístico, constituyendo de este modo una posible fuente de riqueza.