La caldera de Aira es una gigantesca caldera volcánica que se encuentra en el extremo sur de Kyushu , Japón. Se cree que se formó hace unos 30.000 años con una sucesión de oleadas piroclásticas . [1] [2] Actualmente es el lugar de residencia de más de 900.000 personas. Las orillas de la caldera de Aira albergan una flora y fauna raras, incluido el laurel japonés y el pino negro japonés . [3] La caldera alberga el monte Sakurajima , y el grupo de estratovolcanes del monte Kirishima se encuentra al norte de la caldera. El más famoso y activo de este grupo es Shinmoedake .
La caldera de Aira tiene una cámara magmática subyacente que se conecta con el sistema magmático de Kirishima. Esto ha permitido que el magma de la caldera alimente al estratovolcán Sakurajima, provocando su expansión con el tiempo. Así, Sakurajima ha provocado una serie de desastres como la erupción de 1914 que mató a 58 personas [4] y hundió la cámara magmática 60 cm. [5]
La caldera de Aira se encuentra en Kyushu, la isla más meridional de Japón. El supervolcán alcanza una altura de 1117 m. [6]
La erupción que formó la caldera de Aira ocurrió hace aproximadamente 30.000 años y dio lugar a la formación de tefra e ignimbrita a partir de una gran cantidad de magma que afectó a las tierras cercanas. La erupción también contribuyó a la formación de la bahía Kinko , de 200 m (660 pies) de profundidad, que se formó después de que el agua del mar entrara en la zona. [3]
La caldera de Aira está rodeada por la ciudad de Kagoshima , que tiene una población de más de 900.000 habitantes. A los residentes no les importan las pequeñas erupciones porque tienen medidas de protección. Por ejemplo, los estudiantes deben usar cascos duros para protegerse de la caída de escombros. [3] Además, se puso en marcha un sistema de prevención de desastres con el mejor sistema de monitoreo volcánico de alta tecnología del mundo. La caldera ahora está monitoreada de cerca por el Centro de Investigación del Volcán Sakurajima, que forma parte de la Universidad de Kioto y el Instituto de Investigación para la Prevención de Desastres. [6] Esto garantiza la seguridad de los residentes y proporciona una coexistencia pacífica con la gente de Kagoshima y la caldera activa.
La caldera de Aira tiene una forma casi rectangular relacionada con fallas locales y se creó en una serie de oleadas piroclásticas a gran escala que contribuyeron a la meseta piroclástica de Shirasu-Daichi , la última de las cuales ahora está fechada entre 29 428 y 30 148 años antes del presente, calibrados [7] [1] [2], aunque trabajos anteriores habían fechado hace unos 22 000 años con un amplio rango posible de 34 500 a 16 500 años antes del presente. [8] [9] La erupción formó una caldera de 17 km (11 mi) por 23 km (14 mi). La caldera de Aira es uno de una serie de complejos volcánicos en el foso de Kagoshima [10] que se ha postulado que se extienden hacia el norte desde la caldera submarina Kikai hasta la caldera Ata Sur, la caldera Ata Norte (ver Caldera Ata ), la caldera Aira asociada con la bahía de Kagoshima y más allá hasta el grupo volcánico Kirishima . [11] Esta alineación se observó por primera vez en la década de 1940. [12] Los procesos tectónicos son bastante complejos en esta región donde la placa de Okinawa está colisionando con la placa de Amur y la placa del Pacífico está subduciendo debajo de ambas.
La formación de la caldera de Aira comenzó con una erupción de piedra pómez pliniana de la cascada de piedra pómez de Osumi [2] desde un respiradero cerca de donde ahora está Sakurajima [10] y fue seguida rápidamente por un flujo piroclástico oxidado de Tsumaya. [9] Es probable que las erupciones posteriores de esta serie fueran en respiraderos en lo que se ha denominado la caldera de Wakamiko al noroeste. [10] Los fragmentos de roca del basamento y los materiales pómez de una explosión masiva formaron el flujo piroclástico de Ito que depositó más de 800 km3 ( 190 millas cúbicas) de ignimbrita de Ito (conocida como "Shirasu" localmente) y 300 km3 ( 72 millas cúbicas) de tefra Aira-Tn en volumen. [13] Dentro de las limitaciones de que gran parte de la caldera está bajo el mar, la razón de la gran área de ventilación es que la caldera entró en erupción mucho más de lo que se estimaba anteriormente, 140 km3 ( 34 mi3) de magma en un corto período de tiempo. [9] La caldera es conocida por sus anomalías gravitacionales que se asocian con una forma de embudo en los estratos.
La estructura de la caldera parecía única en los primeros trabajos, ya que era diferente de la típica caldera tipo Valles , cuyas características definitorias incluyen una fractura de anillo tipo Valles que actúa como un canal para tales flujos piroclásticos de gran escala. [9] Tales flujos piroclásticos difusos y no direccionales, que abruman el paisaje local, ahora también se han descrito en Nueva Zelanda , por ejemplo en la erupción de Hatepe . [14]
Antes de la erupción inicial de hace 25.000 años, había una cuenca amplia y poco profunda de casi el mismo tamaño que la actual Caldera de Aira que ocupaba el extremo norte de la bahía de Kagoshima con una orientación este-oeste. [9] La cuenca está separada del resto de la bahía por una cresta con alturas de 300 m (980 pies) a 500 m (1.600 pies) sobre el nivel del mar. La topografía abarca el contorno de una caldera más antigua, lo que sugiere que hubo flujos piroclásticos anteriores a la formación de la actual Caldera de Aira.
La primera fase de actividad resultó de la inyección de magmas máficos que desestabilizaron el magma riolítico almacenado [11] y fue la Catarata de Pómez de Osumi, principalmente homogénea (nombrada así porque la catarata de pómez se extendió a través de la península de Ōsumi hacia el sureste). [9] Por encima del depósito de la catarata de pómez de Osumi, se encuentra el depósito de flujo piroclástico de Tsumaya de segunda fase, que está totalmente confinado dentro de la cuenca pre-Aira. El flujo piroclástico de Tsumaya enterró la topografía pre-Aira, como los cañones en forma de caja (formados por depósitos de flujo piroclástico más antiguos). El espesor máximo en la caldera es de 130 m (430 pies) en el área de Kokubu, con un espesor promedio de 30 m (98 pies) o menos. [9] El flujo piroclástico de Tsumaya consiste en una "matriz de vidrio de color marrón rosado pálido que contiene una pequeña cantidad de piedra pómez y fragmentos líticos" [9], lo que coincide con la caída de piedra pómez de Osumi y el flujo piroclástico de Tsumaya que se produjo en el mismo respiradero. Hubo solo un período muy corto entre el flujo piroclástico de Tsumaya y la formación de la caldera actual en la erupción de Ito. [9]
En contraste, el flujo piroclástico de Ito se extiende fuera de la cuenca y también ocupa el interior de la misma. [9] Las caídas de tefra de Aira-Tn de esta erupción [2] alcanzaron un espesor de hasta 0,800 m (2 pies 7,5 pulgadas) en el sureste y ésta y la ignimbrita de Ito de hasta 160 m (520 pies) de espesor son los depósitos piroclásticos más significativos. [8] La profundidad de la caída de ceniza sobre toda la isla de Kyūshū fue de más de 32 cm (13 pulgadas) y más de 4 cm (1,6 pulgadas) en gran parte de Japón [13]
La caldera de Aira es una de las calderas más activas y peligrosas del mundo. Es el hogar de los volcanes Kirishima, un grupo de volcanes activos en el extremo norte de la caldera de Aira. Uno de estos volcanes, Shinmoedake , ha producido dos fuertes erupciones magmato-freáticas, separadas por casi 300 años. A partir de diciembre de 2009, se notaron hundimientos activos e inflación antes del brote. Luego se produjo una serie de eventos subplinianos del 19 al 31 de enero. [15] La primera fase (clímax de la erupción) estuvo acompañada de una fuerte deflación coeruptiva.
La caldera de Aira puede responder a pequeñas erupciones que provienen de un reservorio común. Sin embargo, no todos los sistemas volcánicos están conectados todo el tiempo, ya que los caminos del magma se abren y se cierran. La conexión entre Aira y Kirishima representa el ejemplo más claro de interconectividad volcánica revelada por el monitoreo geodésico. La inflación de un volcán puede aumentar la probabilidad de erupción de un volcán vecino. La subducción de la placa del Mar de Filipinas debajo de la placa euroasiática es la razón del vulcanismo activo. [15]
El almacenamiento de magma de la caldera Aira y Kirishima está conectado a través de túneles que se extienden horizontalmente a lo largo de decenas de kilómetros, lo que se puede explicar por la presencia de puntos calientes. [15] Sin embargo, los sistemas volcánicos no siempre están conectados, ya que los caminos del magma se abren y se cierran. Por ejemplo, la conexión vertical de Shinmoedake estuvo cerrada durante aproximadamente 300 años hasta su reactivación.
Los cambios de volumen de los sistemas Aira y Kirishima sugieren que tuvieron diferentes períodos de inflación y deflación. Entre 2009 y 2013, hubo evidencia de inflación en el sistema Aira. Sin embargo, después de la erupción de 2011 en Kirishima, el sistema Aira experimentó una deflación. Esta fue la única deflación de la caldera Aira entre 2009 y 2013. [15]
El magma que se encuentra debajo de la caldera de Aira ha estado alimentando al estratovolcán Sakurajima, expandiéndose con el tiempo. Sin embargo, ha habido momentos en los que la cámara se ha desinflado como resultado de erupciones que liberaron la presión acumulada, lo que no se puede explicar por cambios de tensión. Por lo tanto, se ha descrito como una consecuencia de la retirada de magma del sistema Aira cuando Kirishima se estaba reponiendo. Un buen ejemplo es la erupción de Sakurajima en 1914 (aproximadamente 1,5 km3 de volumen), que provocó que la cámara de magma se hundiera 60 cm. 58 personas murieron en la erupción. [4] Para que esta cantidad de magma entre en erupción, la cámara tardaría aproximadamente 130 años en volver a llenarse, según el Dr. James Hickey y sus coautores. El Dr. Hickey afirmó: "Estos resultados fueron posibles gracias a la combinación de datos de varios métodos de monitoreo y su aplicación a nuevas técnicas de modelado numérico, alejándose de los métodos de modelado más antiguos que se han utilizado desde la década de 1950". [4]
Sin embargo, hay mediciones continuas del movimiento del suelo que indican que la zona se está inflando. Las recientes mediciones de deformación por GPS , combinadas con datos geofísicos y modelos informáticos, permiten reconstruir el sistema de magma que se encuentra debajo de la caldera. Gracias a ello, el Dr. James Hickey y sus coautores pudieron crear una representación de los túneles que se encuentran debajo de la caldera.
Descubrieron que el magma está llenando la cámara magmática a un ritmo más rápido que el del volcán Sakurajima, que se expande cada año a medida que se suministra un volumen de 14 millones de m3 al sistema. [4] El Dr. Haruhisa Nakamichi, profesor asociado del Instituto de Investigación para la Prevención de Desastres de la Universidad de Kioto y coautor, dijo: "Ya han pasado 100 años desde la erupción de 1914 y faltan menos de 30 años para la próxima gran erupción prevista. La oficina de la ciudad de Kagoshima ha preparado nuevos planes de evacuación de Sakurajima, después de las experiencias de evacuación de la crisis en agosto de 2015" . [4]
Un grupo de científicos dirigido por el Dr. Dominique Remy utilizó el radar de apertura sintética (SAR) para detectar los niveles de inflación de la caldera de Aira sobre el distrito urbano de Kokubu. Observaron un cambio en el patrón de la superficie de Kokubu. A través de un modelo del campo de deformación de la caldera, se predice que hay "un aumento máximo del volumen de 20-30×10 6 m 3 entre 1995 y 1998". Dedujeron una inflación de aproximadamente 70 mm (2,8 pulgadas) en el centro de la caldera y 40 mm (1,6 pulgadas) en el área urbana del sur de Kokubu. [5]
Las plantas cercanas a Sakurajima vuelven a crecer después de las erupciones. Los laureles japoneses y los pinos negros japoneses son dos especies que crecen más lejos. Estas plantas pueden repoblar, pero no pueden soportar los escombros y la piedra pómez después de una erupción. Eurya japonica y Alnus firma se pueden encontrar en el terreno intermedio, lejos del pico. Pueden volver a crecer después de una erupción y resistir su destrucción más que la vegetación más alejada. La hierba de la pampa japonesa y la hierba nudosa se encuentran más cerca del volcán. Reaccionan rápidamente después de una erupción y forman una pradera de musgos y líquenes durante el rebrote. Sin embargo, el bosque tarda muchos años en volver a crecer. Esto permite a la gente observar los cambios de vegetación de las diferentes erupciones en diferentes épocas.
La bahía de Kagoshima (bahía de Kinko) alberga una gran cantidad de vida silvestre, incluidas 1000 especies diferentes de peces, una población de delfines y criaturas raras como el gusano tubícola Satsumahaorimushi . [3] Existen minerales raros en el fondo del mar con respiraderos hidrotermales que incluyen chimeneas volcánicas.