IV. LOS VOLCANES
EL NACIMIENTO de volcanes y la actividad de muchos de los existentes tambi�n es un fen�meno que contribuye a la transformaci�n del relieve terrestre. Es sin duda el proceso que origina mayores modificaciones en menor tiempo. Sucede en forma tan r�pida que a la fecha es uno de los procesos geol�gicos mejor conocidos por el hombre. Numerosas erupciones han ocurrido en la Tierra en el transcurso del siglo y cada vez se estudian con mayor detalle.
No sucede lo mismo con un sistema monta�oso originado por otros procesos, como la Sierra Madre Oriental: necesitar�amos por lo menos la informaci�n de observaciones realizadas a lo largo de un mill�n de a�os para conocer parcialmente la secuencia de su evoluci�n.
Si los volcanes en el principio del tiempo geol�gico pudieron presentarse en toda la superficie terrestre, hoy d�a se asientan en algunas zonas bien definidas, generalmente alineados.
La actividad volc�nica que se manifiesta en la superficie terrestre se debe al ascenso de magma —una masa de roca fundida del interior de la Tierra— a trav�s de grietas. No es como se pensaba en el siglo pasado, que los volcanes son alimentados por el supuesto fuego interno del centro de la Tierra.
El magma es rico en elementos qu�micos, que incluyen gases que se desprenden en forma tranquila o violenta. Una propiedad importante del magma es su viscosidad, que aumenta con la cantidad de s�lice contenido. El enfriamiento y solidificaci�n pueden producirse lo mismo en el interior de la Tierra, antes de alcanzar la superficie, que al derramarse en �sta, o despu�s de haber escurrido m�s de 20 km.
Las erupciones volc�nicas expulsan lava a la superficie de tres maneras distintas: escurrimiento, lluvias de piroclastos y coladas de piroclastos.
Al escurrir la lava en la superficie terrestre, se originan los derrames o coladas de lava. Es bien conocida la del volc�n Xictli (o Xitle), sobre la cual se asientan la Ciudad Universitaria, la colonia del Pedregal de San �ngel y muchas otras zonas urbanas del sur de la ciudad de M�xico. Derrames como �ste pasan del centenar en la Rep�blica Mexicana, en especial en la regi�n del paralelo 19. Algunos los observamos porque son muy j�venes, seguramente de menos de 100 000 a�os.
En ocasiones, la lava ascendente se enfr�a en el subsuelo, cerca de la superficie o derram�ndose sobre las laderas del edificio, en cortas distancias. Es el proceso de formaci�n de los domos volc�nicos.
Las lluvias de piroclastos resultan del desprendimiento de lava incandescente que asciende hacia la superficie y es arrojada con una gran fuerza hacia arriba por los gases que forman parte de la lava. En el aire se disgrega y enfr�a, precipit�ndose con part�culas de diversos tama�os.
Las coladas o flujos de piroclastos son masas de material l�vico que es arrojado tambi�n desde el cr�ter de un volc�n, en grandes cantidades, altas temperaturas y contenido gaseoso, pero desplaz�ndose a gran velocidad por las laderas. Se depositan a lo largo en distancias incluso de m�s de 20 km.
La emanaci�n de lava forma volcanes en el centro de erupci�n, mismos que en general, son amplios, de varios kil�metros de di�metro y laderas de poca inclinaci�n. Estos reciben el nombre de volcanes escudo, caracter�sticos de las islas Hawai, donde son tambi�n comunes los lagos de lava, que consisten en la acumulaci�n del magma en un cr�ter, con formaci�n de una costra s�lida en la superficie, ocultando la masa viscosa.
El material pirocl�stico arrojado en grandes cantidades a trav�s de un cr�ter origina los volcanes de forma c�nica con laderas empinadas: son los conos de tefra, de escoria o ciner�ticos, ampliamente expuestos en el territorio mexicano, en su mayor�a apagados. Los productos m�s finos, las cenizas, son depositados incluso a decenas de kil�metros en capas delgadas de algunos cent�metros. La erupci�n del Chich�n se distingui� porque envi� cenizas y gases a m�s de 25 km de altura y, de acuerdo con M. Rampino y S. Self, fue la nube m�s densa observada en el hemisferio norte desde la erupci�n del Krakatoa en Indonesia en 1883.
En la actividad volc�nica es m�s com�n la conjugaci�n de procesos distintos. En el Paricut�n la lava se derram� por bocas en la base del volc�n y en sus proximidades, hecho com�n para cientos de volcanes semejantes. Otros grandes volcanes como el Fuego de Colima han tenido una actividad m�s compleja: expulsi�n de material pirocl�stico, derrames de lava y formaci�n de domos.
La erupci�n del Santa Elena, en mayo de 1980, mostr� con claridad un proceso que no hab�a sido antes observado con detalle: el colapso del cono volc�nico y una consiguiente avalancha de gran magnitud. A partir de entonces, diversos estudios permitieron precisar que este fen�meno catastr�fico se ha producido en el pasado, pr�cticamente en todos los grandes volcanes mexicanos y, en algunos, m�s de una vez.
El cient�fico franc�s A. Lacroix propuso en los primeros a�os de este siglo
una clasificaci�n de volcanes basada en la observaci�n de diversas erupciones.
Reconoci� cuatro tipos principales y los llam� hawaiano, estromboliano
(de Sicilia), vulcaniano (de Sicilia) y peleano (de la Martinica).
Con el tiempo, como normalmente ha sucedido en la geolog�a, la clasificaci�n
de Lacroix result� insuficiente: se reconocieron tipos distintos de actividad,
como la de los volcanes de Islandia y el Vesubio (pliniana) (Figura 8),
adem�s de las submarinas. Por otro lado, se observ� tambi�n que un volc�n puede
tener un tipo de actividad en una �poca y cambiar en otra.
Figura 8. Los tipos principales de volcanes: 1) island�s, derrame de lava por una fisura; 2) hawaiano, erupci�n de lava por un cr�ter; 3) estromboliano, erupciones explosivas discontinuas; 4) vulcaniano, erupciones explosivas violentas; 5) pliniano (Vesuvio), expulsi�n de grandes cantidades de material volc�nico en grandes cantidades y a altura considerable; 6) peleano, formaci�n de nubes ardientes.
Hoy d�a se aplican varias clasificaciones para los volcanes, considerando factores como: el tipo de magma que los produce, los procesos que los originan, la duraci�n de la actividad, su estado actual, rasgos superficiales, etc. Los volcanes en s�, se clasifican, por su forma y origen, en: escudos, compuestos, conos de tefra y domos. Sin embargo, por comodidad y costumbre se sigue utilizando la terminolog�a de Lacroix, ya enriquecida.
En ocasiones, la acumulaci�n de lava rellena una depresi�n o escurre sobre una superficie plana formando una meseta. Tambi�n llega a cubrir grandes territorios y da lugar a formas como la mesa de Columbia, E.U.A., de aproximadamente 240,000 km2 de rocas bas�lticas de 16 millones de a�os. Estructuras semejantes son casos excepcionales; se forman en tiempos prolongados por erupciones repetidas de ascenso de magma a la superficie a trav�s de fracturas; el grosor de los dep�sitos llega a ser de m�s de 1 000 m. La historia de la Tierra registra la formaci�n de mesetas de este tipo en Siberia (250 m.a.), Sud�frica, Sudam�rica (Paran�), la India (65 m.a.) y otros. Algunos autores como Millard Coffin y Olav Eldholm, quienes con buenas evidencias, incluyendo dataciones precisas, consideran que las grandes erupciones que formaron estos relieves se produjeron en lapsos geol�gicos muy breves, del orden de 1-1.5 millones de a�os y, adem�s pudieron coincidir con alg�n fen�meno catastr�fico, como la colisi�n de un gran meteorito. Sin embargo, tambi�n existe la explicaci�n de que los fen�menos volc�nicos debieron ser de mayor magnitud debido a condiciones distintas de las actuales, donde una temperatura del manto, superior a la actual, pudo favorecer un volcanismo mucho m�s intenso.
El nacimiento de un volc�n o la reactivaci�n de otro ya existente puede provocar,
en cuesti�n de semanas, un incremento de altitud con respecto al nivel del mar,
de algunos cent�metros a unos metros, sin considerar la zona central de la erupci�n
donde puede ser de 200 a 400 metros. El Paricut�n, un a�o despu�s de su nacimiento,
hab�a alcanzado una altura de 275 m con respecto a la superficie original (Figura
9).
Se puede apreciar que la velocidad con que se incrementa la altura de la superficie terrestre por volcanismo es extraordinaria en comparaci�n con la de movimientos tect�nicos.
En las proximidades del volc�n las depresiones del terreno son rellenadas, la erosi�n fluvial se interrumpe, surgen planicies semejantes a las de los desiertos de arena, mientras vuelve a iniciarse el proceso de formaci�n del suelo.
Gracias a una intensa actividad volc�nica en por lo menos los �ltimos 100 000 a�os en la actual cuenca de M�xico, se dieron condiciones ideales para la vida humana: clima, suelos, vegetaci�n, agua, fauna, etc. El hombre se ha encargado de secar los lagos, provocar la extinci�n de flora y fauna en grandes extensiones territoriales, convertir los suelos f�rtiles en planchas de asfalto, explotar y contaminar las aguas superficiales y subterr�neas, transformar las condiciones atmosf�ricas, etc. Ruptura del equilibrio de la naturaleza que conduce a una cat�strofe.1
En las regiones volc�nicas m�s activas, los procesos de la erosi�n no han tenido oportunidad de evolucionar. Para no ir muy lejos, en la zona de Uruapan, Mich., o el sur de la cuenca de M�xico, entre el Ajusco y el Popocat�petl, las monta�as muestran rasgos insignificantes de erosi�n, el agua de lluvia no llega a escurrir en la superficie lo suficiente como para formar una red de arroyos, y esto se debe principalmente a la juventud de las erupciones que han definido este paisaje. La acumulaci�n continua de lavas y material pirocl�stico cubre en cuesti�n de meses lo que la erosi�n ha hecho en cientos o miles de a�os. Tambi�n sucede que los cauces de los arroyos son obstruidos, acci�n que permite la acumulaci�n del agua, en ocasiones en peque�as dimensiones, formando lagos como los de Zempoala, Mor., o mayores como los de la cuenca de M�xico, P�tzcuaro, Cuitzeo y otros m�s. Vivimos en una �poca de intensa actividad volc�nica, aunque restringida a zonas bien definidas de la Tierra. La principal de ellas es el Cintur�n de Fuego del Pac�fico, desde las islas Aleutianas en Alaska, hasta Nueva Zelanda; la Cordillera de Norteam�rica, M�xico, Centroam�rica y Los Andes.
La actividad actual se presenta en el cintur�n monta�oso euroasi�tico, sobre todo en la regi�n del Mediterr�neo. Un rosario de volcanes se extiende del norte de �frica hacia el sur a trav�s del Mar Rojo, Etiop�a, Kenia, Nyasa-Tanganica.
Los volcanes est�n presentes en todos los oc�anos; no menos de 7 000 est�n ocultos bajo las aguas, pero los hay que por su intensa actividad sobrepasan el nivel del mar formando islas como Hawai, las Revillagigedo y muchas m�s. La tierra firme mexicana se enriqueci� con el nacimiento del volc�n B�rcena en 1952 en la isla San Benedicto, precisamente en el grupo de las Revillagigedo; actividad submarina cercana al Everman se reconoci� en febrero de 1993.
En M�xico hay ocho volcanes potencialmente activos: Citlalt�petl, Popocat�petl, Fuego de Colima, Tacan�, Ceboruco, Las Tres V�rgenes (Baja California Sur), San Mart�n Tuxtla y Chich�n. A �stos se pueden agregar los de las islas Revillagigedo, Jorullo, Xitle, Paricut�n y a�n podr�a especularse sobre muchos otros. Los vulcan�logos han encontrado que volcanes apagados por algunos miles de a�os volvieron a manifestar actividad. Esto ya es tema de especulaci�n, pero se puede mencionar el Nevado de Toluca y m�s de una decena de volcanes que nacieron en los �ltimos 10 000 a�os. Se han establecido edades de volcanes de menos de 5 000 a�os que no pueden considerarse muertos.
Tambi�n hay que considerar las zonas activas donde es posible predecir, con base en una estad�stica muy burda, el nacimiento de un nuevo volc�n en los pr�ximos 3 000 a�os.
Algunos datos sobre las zonas de alta concentraci�n de volcanes activos en la Tierra son los siguientes: en las islas japonesas Hokkaido, Honsi�, Kiusi� y Riuki� hay 55; en el pa�s m�s peque�o de Centroam�rica, El Salvador, hay 11; en la isla de Java, 35; en Islandia 40. El 80% de los volcanes activos se encuentra en el Cintur�n de Fuego del Pac�fico. Las erupciones volc�nicas generalmente se anuncian con tiempo, con sismos frecuentes. El relieve tambi�n puede ser un �ndice: se ha observado que antes de una erupci�n se producen deformaciones en el suelo: levantamientos, hundimientos, cambios peque�os en la pendiente del volc�n.
Tan s�lo para los continentes se han registrado poco m�s de 1 000 volcanes activos en tiempos hist�ricos. Los procesos efusivos y explosivos se presentaron entre 1950 y 1959 en por lo menos 22 volcanes distintos; entre 1960 y 1969 en 21 volcanes y entre 1970 y 1975 en aproximadamente 30. Pr�cticamente todos los a�os hay m�s de una erupci�n, aunque la gran mayor�a son expulsiones d�biles de lavas y piroclastos.
Las erupciones catastr�ficas que han provocado cientos y miles de muertos son casos aislados en la historia. Algunos datos compilados por el volcan�logo ex sovi�tico V. I. Vlodavets son los siguientes:
El Vesubio en el a�o 79 cubri� Pompeya con rocas de un espesor de 7-8 m; el Estado de Mataran en Java, fue destruido f�sica y pol�ticamente por la actividad del volc�n Merapi en el a�o 1006; otra vez el Vesubio en 1 631 produjo la muerte de unas 3 000 personas; en 1669 el Etna, en Sicilia, provoc� grandes da�os a 18 poblados y a la ciudad de Catania. En 1783, por la erupci�n de volc�n Laki de Islandia, muri� 50% del ganado ovino y entre 76 y 79% del equino y bovino; la poblaci�n humana se redujo de 49 000 habitantes a 10 500. El volc�n Unzen en Jap�n caus� la muerte de 10 000 personas en 1792. Tr�gicas fueron las erupciones del Tambora en la isla Sumatra (Indonesia) en 1815; el Halunggung en Java en 1822, el Krakatoa en Java en 1883; el Pel� en la Martinica en 1902; el Kelud en Java en 1919; el Lamington en Nueva Guinea, el Katarman en las Filipinas en 1951 y el Agung en Indonesia en 1963.
El Pinatubo en Filipinas tuvo grandes erupciones de piroclastos a partir de junio de 1991, a las que siguieron poderosas corrientes de lodo (lahares).
Los da�os que pueden causar las erupciones volc�nicas est�n relacionados con varios fen�menos:
1. Los derrames de lava, las lluvias de material pirocl�stico (principalmente ceniza) y las nubes ardientes o flujos pirocl�sticos.
2. Las corrientes de lodo (lahares) provocadas por material volc�nico suelto y agua en grandes cantidades (por lluvias, desbordes de lagos, derretimiento de la nieve y el hielo), se producen con velocidades promedio de 40 a 77 km/h y alcanzan distancias aproximadas de 14 km.
3. Por sismos relacionados con la actividad volc�nica.
4. Por tsunamis (olas gigantes).
Las tragedias mayores han sido por la expulsi�n de gases t�xicos, acompa�ados de precipitaci�n de nubes ardientes como sucedi� en el Pel� a principios de siglo. Los fen�menos no volc�nicos, pero asociados a este proceso, como los sismos y en especial los tsunamis han causado tragedias. Durante la erupci�n del Krakatoa en 1883 murieron m�s de 36 000 personas en las islas vecinas, invadidas por olas de 20 a 35 m de altura, con velocidad de hasta 566 km/h.
Una d�bil actividad del Nevado de Ruiz en Colombia (1985) provoc� un violento deshielo que dio origen a una gigantesca corriente de lodo que cubri� toda una poblaci�n, sepultando a m�s de 10 000 personas.
Mucho se habla y escribe en cada ocasi�n que los volcanes entran en actividad. Generalmente a estos sucesos se les da un tono sensacionalista, donde influyen m�s los mitos que la verdad objetiva. Poco razonamos en cuanto a la influencia positiva del volcanismo de los �ltimos 100 000 a�os, o el m�s joven de los �ltimos 5 000 a�os.
Las tierras f�rtiles del Baj�o mexicano y las del norte de Michoac�n son resultado de la alteraci�n de material volc�nico joven. La zona volc�nica que se extiende desde Colima y Nayarit hasta Veracruz, a trav�s del paralelo 19, es la regi�n m�s poblada del pa�s, con una fuerte actividad econ�mica. El volcanismo moderno ha creado las condiciones favorables para el desarrollo de centros de poblaci�n en las altas planicies, vigiladas por los volcanes mayores: Citlalt�petl, Naucamt�petl, Matlacu�yatl, Iztacc�huatl, Popocat�petl, Ajusco, Xinant�catl, Tanc�taro y los volcanes de Colima, regi�n en la que hay m�s de 3 000 edificios volc�nicos menores. Al margen del tema: �ser� posible que rescatemos los nombres originales de muchos elementos del relieve mexicano?
Hay un dato interesante que proporciona el volcan�logo ex sovi�tico V.I. Vlodovets, comparando las islas de Borneo y Java que poseen condiciones clim�ticas muy semejantes; la densidad de poblaci�n es 600 veces mayor en Java donde la actividad volc�nica es extraordinaria: unos 20 volcanes vivos. Resulta que mientras en Java los suelos est�n en constante regeneraci�n y son de alta fertilidad, en Borneo se empobrecen y erosionan.
En los �ltimos a�os ha tenido un gran desarrollo el aprovechamiento de la energ�a interna de la Tierra para generar electricidad: la geotermia, presente en las zonas de volcanismo activo. M�xico cuenta por lo menos con tres zonas bien estudiadas: en el extremo noroeste de Baja California, en Michoac�n y en los l�mites de Puebla y Veracruz.2
Los productos de las erupciones son �tiles como material para la construcci�n y algunos para la industria qu�mica. Hay tambi�n minerales met�licos relacionados con el volcanismo, y si pensamos en los grandes volcanes de las regiones tropicales como el Popocat�petl, el Pico de Orizaba y el Kilimanjaro, la gran altura alcanzada favoreci� la presencia en ellos de una capa permanente de nieve y hielo, lo que se traduce en agua abundante en la base del volc�n y suelos f�rtiles en sus laderas inferiores y zonas contiguas.
El volcanismo forma parte de un sistema que mantiene un equilibrio en la naturaleza. Con toda seguridad, cada a�o seguiremos enter�ndonos de erupciones, en algunos casos tr�gicas. El da�o que el hombre ha causado a la naturaleza en los �ltimos 30 a�os es muy superior a cualquiera de las cat�strofes provocadas por fen�menos naturales.
A ra�z de la descripci�n de un cr�ter de grandes dimensiones, de m�s de 5 km de di�metro en las Canarias, que lleva el nombre de La Caldera, el t�rmino se extendi� a las formas semejantes. Originalmente, la diferencia entre una caldera y un cr�ter fue s�lo por el tama�o: el cr�ter volc�nico pocas veces alcanza los 2 km de di�metro; de mayores dimensiones se consideraba la caldera. Hoy d�a se define a �sta como una depresi�n, m�s o menos circular que se origina por hundimientos con dos posibles explicaciones:
1. Las erupciones explosivas que arrojan una gran cantidad de material magm�tico pueden provocar un vac�o en la chimenea por donde asciende, a loque sigue un hundimiento de la superficie (Figura 10), con lo que el cr�ter se ampl�a.
2. El cr�ter sufre rupturas conc�ntricas y posterior hundimiento en bloques.
A esto puede seguir la actividad volc�nica.
Las calderas se reconocen en todas las regiones volc�nicas activas de la Tierra,
aunque son mucho menos comunes que los cr�teres. El Mauna Loa, en Hawai, posee
una de 6 por 3 km de di�metro. En M�xico hay buenos ejemplos de calderas, algunas
antiguas como La Primavera, de una edad aproximada de 120 000 a�os, contigua
a Guadalajara, otras mas en Huichapan, Hgo. (Figura 11) y, de grandes dimensiones,
es la de Los Humeros, de unos 16 km de di�metro, al occidente de Perote, Ver.
Figura 11. La caldera de Huichapan, Hgo.
Nunca se ha observado en M�xico la formaci�n de una caldera, a pesar de que las erupciones volc�nicas han sido frecuentes a trav�s de la historia. Las calderas son expresi�n de una actividad violenta y peligrosa de erupciones y sismos. En el pa�s hay varias calderas bien definidas, formadas en los �ltimos dos millones de a�os; los estudios geol�gicos est�n demostrando que en el Cintur�n Volc�nico Mexicano el n�mero puede incrementarse notablemente con calderas antiguas y, como tales, no bien conservadas, pero sepueden reconocer por algunos vestigios en el relieve y la composici�n petrol�gica.
Con estructuras de este tipo se relacionan tambi�n masas magm�ticas ascendentes que crean elevaciones en el relieve. En Long Valley, California, se detect� un levantamiento de 10 cm en diez a�os, de forma d�mica, asociado a una caldera.
Los maares son cr�teres (Figura 12) que surgen por una explosi�n provocada
por un calentamiento de las aguas del subsuelo cercanas a la superficie, por
presencia de magma a poca profundidad. Esto es, se forman en regiones volc�nicas
activas. El t�rmino proviene del distrito de Eifel en Alemania donde son comunes;
generalmente se presentan en grupos.
Figura 12. Maar (lago cr�ter) en Valle de Santiago, Gto.
En M�xico hay dos regiones principales de estos maares, una en Valle de Santiago, Gto., y otra en la cuenca de Oriental, entre los volcanes La Malinche, Pico de Orizaba y Cofre de Perote. En esta �ltima son conocidos como axalapazcos (con un lago en su fondo) y xalapazcos (sin agua). Cerca del poblado de Chalco, Edo. de M�x., se encuentra el Xico, un cr�ter de este tipo. Son caracter�sticos de las planicies que pose�an una rica alimentaci�n h�drica subterr�nea, e incluso hab�a lagos presentes. Por esto es que con frecuencia tienen un lago permanente. El cr�ter-lago de Alchichica, Ver. se puede apreciar en la margen de la carretera M�xico-Jalapa, unos kil�metros antes de Perote.
Sobre este tema del relieve originado por volcanismo se han se�alado las cuestiones
fundamentales. Se podr�a escribir mucho m�s y con diversos enfoques, lo que
es importante en M�xico, donde los volcanes son elementos fundamentales de su
geograf�a y geolog�a; tal como lo reafirm� el Popocat�petl en diciembre de 1994,
cuando entr� en actividad despu�s de casi 70 a�os de permanecer tranquilo (Figura
13).
Figura 13. El Popocat�petl en erupci�n en enero de 1995.
NOTAS
1 El tema de la ecolog�a de la cuenca de M�xico es tratado por Exequiel Ezcurra en el n�mero 91 de La Ciencia para todos.
2 El tema es tratado por Rosa Mar�a Prol en el n�mero 58 de esta colecci�n.
