Flujo piroclástico
Corriente rápida de gas caliente y materia volcánica que se aleja de un volcán.
Los flujos piroclásticos recorren los flancos del volcán Mayon , Filipinas , en 2018

Un flujo piroclástico (también conocido como corriente de densidad piroclástica o nube piroclástica ) [1] es una corriente de rápido movimiento de gas caliente y materia volcánica (conocida colectivamente como tefra ) que fluye a lo largo del suelo alejándose de un volcán a velocidades promedio de 100 km/h (30 m/s; 60 mph) pero es capaz de alcanzar velocidades de hasta 700 km/h (190 m/s; 430 mph). [2] Los gases y la tefra pueden alcanzar temperaturas de aproximadamente 1000 °C (1800 °F).

Los flujos piroclásticos son los más letales de todos los peligros volcánicos [3] y se producen como resultado de ciertas erupciones explosivas ; normalmente tocan el suelo y se precipitan cuesta abajo o se propagan lateralmente por gravedad. Su velocidad depende de la densidad de la corriente, la tasa de salida volcánica y la pendiente de la pendiente.

Origen del término

Rocas piroclásticas de la toba Bishop ; sin comprimir con piedra pómez (a la izquierda), comprimidas con piedra fiamme (a la derecha)

La palabra piroclasto se deriva del griego πῦρ ( pýr ), que significa "fuego", y κλαστός ( klastós ), que significa "roto en pedazos". [4] [5] Un nombre para los flujos piroclásticos que brillan en rojo en la oscuridad es nuée ardente (en francés, "nube ardiente"); esto se usó notablemente para describir la desastrosa erupción de 1902 del Monte Pelée en Martinica , una isla francesa en el Caribe. [6] [nota 1]

Los flujos piroclásticos que contienen una proporción mucho mayor de gas en relación con la roca se conocen como "corrientes de densidad piroclástica completamente diluidas" o oleadas piroclásticas . La menor densidad a veces les permite fluir sobre características topográficas más altas o agua, como crestas, colinas, ríos y mares. También pueden contener vapor, agua y roca a menos de 250 °C (480 °F); estos se denominan "fríos" en comparación con otros flujos, aunque la temperatura sigue siendo letalmente alta. Las oleadas piroclásticas frías pueden ocurrir cuando la erupción proviene de un respiradero debajo de un lago poco profundo o del mar. Los frentes de algunas corrientes de densidad piroclástica son completamente diluidos; por ejemplo, durante la erupción del Monte Pelée en 1902, una corriente completamente diluida abrumó la ciudad de Saint-Pierre y mató a casi 30.000 personas. [7]

Un flujo piroclástico es un tipo de corriente de gravedad ; en la literatura científica, a veces se abrevia como PDC (corriente de densidad piroclástica).

Causas

Varios mecanismos pueden producir un flujo piroclástico:

  • Colapso de una columna de erupción de una erupción pliniana (por ejemplo, la destrucción de Herculano y Pompeya por el Vesubio en el año 79 d. C.). En una erupción de este tipo, el material expulsado con fuerza del respiradero calienta el aire circundante y la mezcla turbulenta se eleva, por convección , durante muchos kilómetros. Si el chorro erupcionado no es capaz de calentar el aire circundante lo suficiente, las corrientes de convección no serán lo suficientemente fuertes como para llevar la columna hacia arriba y caerá, fluyendo por los flancos del volcán. [8]
  • Colapso de una columna de erupción asociada a una erupción vulcaniana (por ejemplo, el volcán Soufrière Hills de Montserrat ha generado muchos de estos flujos y oleadas piroclásticas mortales). El gas y los proyectiles crean una nube que es más densa que el aire circundante y se convierte en un flujo piroclástico.
  • Formación de espuma en la boca del respiradero durante la desgasificación de la lava erupcionada. Esto puede dar lugar a la producción de una roca llamada ignimbrita . Esto ocurrió durante la erupción de Novarupta en 1912.
  • Colapso gravitacional de un domo o columna de lava, con posteriores avalanchas y flujos por una pendiente pronunciada (por ejemplo, el volcán Soufrière Hills de Montserrat, que causó diecinueve muertes en 1997).
  • Explosión direccional (o chorro) que se produce cuando una parte de un volcán colapsa o explota (por ejemplo, la erupción del Monte Santa Helena el 18 de mayo de 1980 ). A medida que aumenta la distancia con respecto al volcán, esto se transforma rápidamente en una corriente impulsada por la gravedad.

Tamaño y efectos

Restos de edificio en Francisco León destruidos por oleadas y flujos piroclásticos durante la erupción del volcán El Chichón en México en 1982. Las varillas de refuerzo en el hormigón se doblaron en la dirección del flujo.
Un científico examina bloques de piedra pómez en el borde de un depósito de flujo piroclástico del Monte St. Helens
Los yesos de algunas víctimas en el llamado "Jardín de los Fugitivos", Pompeya

Los volúmenes de flujo varían desde unos pocos cientos de metros cúbicos hasta más de 1.000 kilómetros cúbicos (240 millas cúbicas). Los flujos más grandes pueden viajar cientos de kilómetros, aunque ninguno de esa escala ha ocurrido durante varios cientos de miles de años. La mayoría de los flujos piroclásticos miden entre uno y diez kilómetros cúbicos ( 1 ⁄ 4 – 2+1 ⁄ 2  mi3) y viajan por varios kilómetros. Los flujos generalmente constan de dos partes: el flujo basal abraza el suelo y contiene rocas y fragmentos de roca más grandes y gruesos, mientras que una columna de ceniza extremadamente caliente se eleva por encima debido a la turbulencia entre el flujo y el aire suprayacente, mezclando y calentando el aire atmosférico frío causando expansión y convección. [9] Los flujos pueden depositar fragmentos de roca sueltos de menos de 1 metro a 200 metros de profundidad. [10]

La energía cinética de la nube en movimiento aplastará árboles y edificios a su paso. Los gases calientes y la alta velocidad las hacen especialmente letales, ya que incinerarán organismos vivos instantáneamente o los convertirán en fósiles carbonizados:

  • Las ciudades de Pompeya y Herculano , en Italia, por ejemplo, fueron engullidas por oleadas piroclásticas en el año 79 d. C. y se perdieron muchas vidas. [11]
  • La erupción del monte Pelée en 1902 destruyó la ciudad de St. Pierre , en Martinica . A pesar de las señales de una erupción inminente, el gobierno consideró que St. Pierre era un lugar seguro debido a las colinas y valles que había entre la ciudad y el volcán, pero el flujo piroclástico carbonizó casi toda la ciudad y mató a todos menos a tres de sus 30.000 habitantes. [ cita requerida ]
  • Una oleada piroclástica mató a los vulcanólogos Harry Glicken , Katia y Maurice Krafft y a otras 40 personas en el monte Unzen , en Japón, el 3 de junio de 1991. La oleada comenzó como un flujo piroclástico y la oleada más energizada trepó por un espolón en el que estaban parados los Krafft y los demás; los envolvió, y los cadáveres quedaron cubiertos con unos 5 mm ( 1 ⁄ 4  in) de ceniza. [12]
  • El 25 de junio de 1997, un flujo piroclástico descendió por Mosquito Ghaut en la isla caribeña de Montserrat . Se formó una gran oleada piroclástica de gran energía. El Ghaut no pudo contener este flujo y se desbordó, matando a 19 personas que se encontraban en la zona del pueblo de Streatham (que fue evacuada oficialmente). Varias otras personas en la zona sufrieron quemaduras graves. [ cita requerida ]

Interacción con el agua

La evidencia testimonial de la erupción del Krakatoa en 1883 , respaldada por evidencia experimental, [13] muestra que los flujos piroclásticos pueden atravesar importantes masas de agua. Sin embargo, podría tratarse de una oleada piroclástica , no de un flujo, porque la densidad de una corriente de gravedad significa que no puede moverse a través de la superficie del agua. [13] Un flujo alcanzó la costa de Sumatra a una distancia de hasta 48 kilómetros (26 millas náuticas). [14]

Un documental de la BBC de 2006, Diez cosas que no sabías sobre los volcanes , [15] mostró pruebas realizadas por un equipo de investigación de la Universidad de Kiel , Alemania, de flujos piroclásticos que se movían sobre el agua. [16] Cuando el flujo piroclástico reconstruido (una corriente de ceniza principalmente caliente con densidades variables) golpeó el agua, sucedieron dos cosas: el material más pesado cayó al agua, precipitándose desde el flujo piroclástico hacia el líquido; la temperatura de la ceniza hizo que el agua se evaporara, impulsando el flujo piroclástico (que ahora solo consistía en el material más ligero) sobre un lecho de vapor a un ritmo aún más rápido que antes.

Durante algunas fases del volcán Soufriere Hills en Montserrat, se filmaron flujos piroclásticos a aproximadamente 1 km ( 1 ⁄ 2  nmi) de la costa. Estos muestran el agua hirviendo a medida que el flujo pasa sobre ella. Los flujos finalmente construyeron un delta, que cubrió aproximadamente 1 km 2 (250 acres). Otro ejemplo se observó en 2019 en Stromboli cuando un flujo piroclástico viajó varios cientos de metros sobre el mar. [17]

Un flujo piroclástico puede interactuar con un cuerpo de agua y formar una gran cantidad de lodo, que luego puede continuar fluyendo cuesta abajo como un lahar . Este es uno de los diversos mecanismos que pueden crear un lahar. [ cita requerida ]

Sobre otros cuerpos celestes

En 1963, la astrónoma de la NASA Winifred Cameron propuso que el equivalente lunar de los flujos piroclásticos terrestres puede haber formado surcos sinuosos en la Luna . En una erupción volcánica lunar, una nube piroclástica seguiría el relieve local, dando como resultado una trayectoria a menudo sinuosa. El valle de Schröter de la Luna ofrece un ejemplo. [18] [ se necesita una fuente no primaria ] Algunos volcanes de Marte , como Tyrrhenus Mons y Hadriacus Mons , han producido depósitos estratificados que parecen erosionarse más fácilmente que los flujos de lava, lo que sugiere que fueron emplazados por flujos piroclásticos. [19]

Véase también

Referencias

  1. ^ Branney MJ y Kokelaar, BP 2002, Corrientes de densidad piroclástica y sedimentación de ignimbritas. Geological Society of London Memoir 27, 143pp.
  2. ^ "Flujo piroclástico MSH [USGS]". pubs.usgs.gov .
  3. ^ Auker, Melanie Rose; Sparks, Robert Stephen John; Siebert, Lee; Crosweller, Helen Sian; Ewert, John (14 de febrero de 2013). "Un análisis estadístico del registro histórico global de muertes volcánicas". Revista de vulcanología aplicada . 2 (1): 2. Bibcode :2013JApV....2....2A. doi : 10.1186/2191-5040-2-2 . ISSN  2191-5040. S2CID  44008872.
  4. ^ Ver:
    • Jukes, Joseph Beete (1862). Manual de geología para estudiantes (2.ª ed.). Edimburgo, Escocia, Reino Unido: Adam y Charles Black . pág. 68.De la pág. 68: “La palabra “ceniza” no es muy adecuada para incluir todos los acompañamientos mecánicos de una erupción subaérea o subacuática, ya que la ceniza parece limitarse a un polvo fino, el residuo de la combustión. Falta una palabra para expresar todos esos acompañamientos, sin importar su tamaño o condición, cuando se acumulan en tal masa que forman lechos de “roca”. Tal vez podríamos llamarlos “materiales piroclásticos”… "
  5. ^ "Definición de κλαστός". Diccionario griego Perseus . Universidad de Tufts . Consultado el 8 de octubre de 2020 .
  6. ^ Lacroix, A. (1904) La Montagne Pelée et ses Eruptions , París, Masson (en francés) Del vol. 1, pág. 38: Después de describir en la p. 37 la erupción de una "nube densa y negra" ( nuée noire ), Lacroix acuña el término nuée ardente : " Peu après l'éruption de ce que j'appellerai désormais la nuée ardente , un inmenso nuage de cendres couvrait l'ile tout entière, la saupoudrant d'une mince Couche de débris volcaniques " (Poco después de la erupción de lo que en adelante llamaré la nube densa y resplandeciente [ nuée ardente ], una inmensa nube de cenizas cubrió toda la isla, rociándola con una fina capa de escombros volcánicos.)
  7. ^ Arthur N. Strahler (1972), El planeta Tierra: sus sistemas físicos a través del tiempo geológico
  8. ^ "Flujo piroclástico: una descripción general | Temas de ScienceDirect" www.sciencedirect.com . Consultado el 15 de agosto de 2024 .
  9. ^ Myers y Brantley (1995). Hoja informativa sobre peligros volcánicos: fenómenos peligrosos en los volcanes, Informe de archivo abierto 95-231 del USGS
  10. ^ "Los flujos piroclásticos se mueven rápidamente y destruyen todo a su paso | Servicio Geológico de Estados Unidos". www.usgs.gov . Consultado el 12 de septiembre de 2024 .
  11. ^ Weller, Roger (2005). Monte Vesubio, Italia. Departamento de Geología del Cochise College. Archivado desde el original el 23 de octubre de 2010. Consultado el 15 de octubre de 2010 .
  12. ^ Sutherland, Lin. Reader's Digest Pathfinders Terremotos y volcanes. Nueva York: Weldon Owen Publishing, 2000.
  13. ^ ab Freundt, Armin (2003). "Entrada de flujos piroclásticos calientes al mar: observaciones experimentales". Boletín de vulcanología . 65 (2): 144–164. Bibcode :2002BVol...65..144F. doi :10.1007/s00445-002-0250-1. S2CID  73620085.
  14. ^ Camp, Vic. "KRAKATAU, INDONESIA (1883)". Cómo funcionan los volcanes. Departamento de Ciencias Geológicas, Universidad Estatal de San Diego, 31 de marzo de 2006. Web. 15 de octubre de 2010. [1] Archivado el 16 de diciembre de 2014 en Wayback Machine .
  15. ^ Diez cosas que no sabías sobre los volcanes (2006) en IMDb
  16. ^ Entrada de flujos piroclásticos calientes al mar: observaciones experimentales, INIST .
  17. ^ de Vita, Sandro; Di Vito, Mauro A.; Nave, Rosella (5 de septiembre de 2019). "Cuando un flusso piroclastico scorre sul mare: esempi a Stromboli e altri vulcani". INGV vulcani (en italiano) . Consultado el 4 de octubre de 2021 .
  18. ^ Cameron, WS (1964). "Una interpretación del valle de Schröter y otros riachuelos sinuosos lunares". Revista de investigación geofísica . 69 (12): 2423–2430. Código Bibliográfico :1964JGR....69.2423C. doi :10.1029/JZ069i012p02423.
  19. ^ Zimbelman, James R.; Garry, William Brent; Bleacher, Jacob Elvin; Crown, David A. (2015). "Vulcanismo en Marte". En Sigurdsson, Haraldur; Houghton, Bruce; McNutt, Steve; Rymer, Hazel; Stix, John (eds.). La enciclopedia de los volcanes (segunda edición). Ámsterdam: Zimbelman. págs. 717–728. ISBN . 978-0-12-385938-9.
  • Sigurdson, Haraldur: Enciclopedia de volcanes. Academic Press, 546–548. ISBN 0-12-643140-X . 

Notas

  1. ^ Aunque la acuñación del término nuée ardente en 1904 se atribuye al geólogo francés Antoine Lacroix , según:
    • Hooker, Marjorie (1965). "El origen del concepto vulcanológico de nube ardiente ". Isis . 56 (4): 401–407. doi :10.1086/350041. S2CID  144772310.
    El término fue utilizado en 1873 por el suegro de Lacroix y ex profesor, el geólogo francés Ferdinand André Fouqué en su descripción de las erupciones de 1580 y 1808 del volcán de la isla de São Jorge en las Azores .
    • Fouqué, Fernando (1873). "San Jorge et ses éruptions" [São Jorge y sus erupciones]. Revue Scientifique de la France et de l'Étranger . 2da serie (en francés). 2 (51): 1198-1201.
    • De la pág. 1199: " Un des phénomènes les plus singuliers de cette grande éruption est la production de ce que les témoins contemporains ont appelé des nuées ardentes ". (Uno de los fenómenos más extraños de esta gran erupción es la producción de lo que los testigos contemporáneos llamaron nuées ardentes . )
    • De la pág. 1200: " Les détonations cessent dans la journée du 17, mais alors apparaissent des nuées ardents semblables à celles de l'éruption de 1580. " (Las detonaciones cesan el día 17, pero luego [aparecen] nubes ardientes [ nuées ardientes ] similares a los de la erupción de 1580.)
    Marjorie Hooker (Hooker, 1965), p. 405, registra que el padre João Inácio da Silveira (1767–1852), del pueblo de Santo Amaro en la isla de São Jorge, escribió un relato de la erupción de 1808 en el que describió una ardente nuven ("nube ardiente" en portugués) que fluía por las laderas del volcán. El relato de Silveira se publicó en 1871 y se volvió a publicar en 1883.
    • Silveira, João Inácio da (1883). "XXVIII. Anno de 1808. Erupção na ilha de S. Jorge [XXVIII. Año de 1808. Erupción en la isla de São Jorge.]". En Canto, Ernesto do (ed.). Archivo dos Açores [Archivo de las Azores] (en portugués). Ponta Delgada, São Miguel, Azores: Archivo dos Açores. págs. 437–441.De las págs. 439–440: " Em desassete do dito mês de Maio… de repente se levantou um tufão de fogo ou vulcão e introduzindo-se nas terras lavradias levantou todos aqueles campos até abaixo às vinhas com todas as árvores e bardos, fazendo- se uma medonha e ardente nuvem e correndo até abaixo de igreja queimou trinta e tantas pessoas na igreja e nos campos… " (El día diecisiete de dicho mes de mayo… de repente surgió un tifón de fuego del volcán y [it] entró en las tierras de cultivo, arrastró todos aquellos campos hasta los viñedos, con todos los árboles y setos, formando una nube temible y ardiente [ ardente nuvem ] y corriendo hacia la iglesia, quemó a más de treinta personas en la iglesia y en los campos…)
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