La vulcanología (también deletreada vulcanología ) es el estudio de los volcanes , la lava , el magma y los fenómenos geológicos , geofísicos y geoquímicos relacionados ( vulcanismo ). El término vulcanología se deriva del vocablo latino vulcan . Vulcano era el antiguo dios romano del fuego.
Un vulcanólogo es un geólogo que estudia la actividad eruptiva y la formación de volcanes y sus erupciones actuales e históricas. Los vulcanólogos visitan con frecuencia los volcanes, especialmente los activos, para observar las erupciones volcánicas , recolectar productos eruptivos que incluyen tefra (como cenizas o piedra pómez ), muestras de rocas y lava . Uno de los principales focos de investigación es la predicción de erupciones; Actualmente no existe una forma precisa de hacerlo, pero predecir o pronosticar erupciones, al igual que predecir terremotos, podría salvar muchas vidas.
En 1841 se fundó en el Reino de las Dos Sicilias el primer observatorio vulcanológico, el Observatorio del Vesubio . [1] Los avances de la vulcanología han requerido algo más que una simple observación estructurada, y la ciencia se basa en la comprensión e integración del conocimiento en muchos campos, incluidos la geología , la tectónica , la física , la química y las matemáticas , y muchos avances solo pudieron ocurrir después de que el avance hubiera ocurrió en otro campo de la ciencia. Por ejemplo, el estudio de la radiactividad no comenzó hasta 1896, [2] y su aplicación a la teoría de la tectónica de placas y la datación radiométrica tardó unos 50 años. Muchos otros avances en dinámica de fluidos , física y química experimental, técnicas de modelado matemático , instrumentación y otras ciencias se han aplicado a la vulcanología desde 1841.
Las observaciones sísmicas se realizan utilizando sismógrafos desplegados cerca de áreas volcánicas, vigilando el aumento de la sismicidad durante los eventos volcánicos, en particular buscando temblores armónicos de períodos prolongados, que señalan el movimiento del magma a través de conductos volcánicos. [3]
El monitoreo de la deformación de la superficie incluye el uso de técnicas geodésicas como mediciones de nivelación, inclinación, deformación, ángulo y distancia a través de inclinómetros, estaciones totales y electroerosionadores. Esto también incluye observaciones GNSS e InSAR. [4] La deformación de la superficie indica un afloramiento de magma: el aumento del suministro de magma produce protuberancias en la superficie del centro volcánico.
Las emisiones de gases pueden controlarse con equipos que incluyen espectrómetros ultravioleta portátiles (COSPEC, ahora reemplazado por el miniDOAS), que analiza la presencia de gases volcánicos como el dióxido de azufre ; o por espectroscopía de infrarrojos (FTIR). El aumento de las emisiones de gases y, más particularmente, los cambios en la composición de los gases, pueden indicar una erupción volcánica inminente. [3]
Los cambios de temperatura se monitorean utilizando termómetros y observando cambios en las propiedades térmicas de lagos y respiraderos volcánicos, que pueden indicar actividad próxima. [5]
Los satélites se utilizan ampliamente para monitorear volcanes, ya que permiten monitorear fácilmente un área grande. Pueden medir la propagación de una columna de cenizas, como la de la erupción del Eyjafjallajökull en 2010, [6] así como las emisiones de SO 2 . [7] InSAR y las imágenes térmicas pueden monitorear áreas grandes y escasamente pobladas donde sería demasiado costoso mantener instrumentos en tierra.
Otras técnicas geofísicas (observaciones eléctricas, gravitacionales y magnéticas) incluyen el monitoreo de fluctuaciones y cambios repentinos en la resistividad, anomalías gravitacionales o patrones de anomalías magnéticas que pueden indicar fallas y afloramientos de magma inducidos por volcanes. [5]
Los análisis estratigráficos incluyen el análisis de depósitos de tefra y lava y su datación para obtener patrones de erupción volcánica, [8] con ciclos estimados de actividad intensa y tamaño de las erupciones. [3]
El análisis composicional ha tenido mucho éxito en la agrupación de volcanes por tipo, [9] : 274 origen del magma, [9] : 274 incluyendo la comparación de volcanes con una pluma del manto de un punto caliente particular , profundidades de fusión de la pluma del manto, [10] la historia de la corteza subducida reciclada, [9] : 302–3 coincidencia de depósitos de tefra entre sí y con los volcanes de origen, [11] y la comprensión de la formación y evolución de los depósitos de magma, [9] : 296–303 un enfoque que ahora ha sido validado mediante muestreo en tiempo real. [12]
Algunas de las técnicas mencionadas anteriormente, combinadas con modelos, han demostrado ser útiles y exitosas en la predicción de algunas erupciones, [13] : 1–2, como la evacuación de la localidad alrededor del Monte Pinatubo en 1991 que puede haber salvado 20.000 vidas. [14] Los pronósticos a corto plazo tienden a utilizar datos sísmicos o de monitoreo múltiple y los pronósticos a largo plazo implican el estudio de la historia previa del vulcanismo local. [13] : 1 Sin embargo, el pronóstico vulcanológico no implica solo predecir el próximo momento inicial de inicio de una erupción, ya que también podría abordar el tamaño de una erupción futura y la evolución de una erupción una vez que ha comenzado. [13] : 1-2
La vulcanología tiene una extensa historia. El registro más antiguo conocido de una erupción volcánica puede estar en una pintura mural que data aproximadamente del 7.000 a. C. encontrada en el yacimiento neolítico de Çatal Höyük en Anatolia , Turquía . [15] : 203 Esta pintura ha sido interpretada como una representación de un volcán en erupción, con un grupo de casas debajo que muestra un volcán de dos picos en erupción, con una ciudad en su base (aunque los arqueólogos ahora cuestionan esta interpretación). [16] El volcán puede ser Hasan Dağ o su vecino más pequeño, Melendiz Dağ. [17]
El mundo clásico de Grecia y el temprano Imperio Romano explicaban los volcanes como lugares de varios dioses. Los griegos consideraban que Hefesto , el dios del fuego, se sentaba bajo el volcán Etna , forjando las armas de Zeus . La palabra griega utilizada para describir los volcanes era etna , o hiera , en honor a Heracles , el hijo de Zeus. El poeta romano Virgilio , al interpretar el mito griego, sostuvo que el gigante Encelado fue enterrado bajo el Etna por la diosa Atenea como castigo por la rebelión contra los dioses; Los estruendos de la montaña fueron sus gritos atormentados, las llamas su aliento y los temblores su barandilla contra los barrotes de su prisión. El hermano de Encelado, Mimas, fue enterrado debajo del Vesubio por Hefesto, y la sangre de otros gigantes derrotados brotó en los campos flegreos que rodeaban el Vesubio. [18]
El filósofo griego Empédocles (c. 490-430 a. C.) vio el mundo dividido en cuatro fuerzas elementales: Tierra, Aire, Fuego y Agua. Los volcanes, sostenía Empédocles, eran la manifestación del Fuego Elemental. Platón sostenía que a través de ríos subterráneos fluyen canales de aguas frías y calientes en cantidades inagotables. En las profundidades de la tierra serpentea un vasto río de fuego, el Pyriphlegethon , que alimenta a todos los volcanes del mundo. Aristóteles consideraba el fuego subterráneo como el resultado de "la... fricción del viento cuando se hunde en pasajes estrechos".
El viento jugó un papel clave en las explicaciones de los volcanes hasta el siglo XVI después de que Anaxágoras , en el siglo V a.C., propusiera que las erupciones eran causadas por un gran viento. [19] Lucrecio , un filósofo romano, afirmó que el Etna estaba completamente hueco y que los fuegos subterráneos eran impulsados por un viento feroz que circulaba cerca del nivel del mar. Ovidio creía que la llama se alimentaba de "alimentos grasos" y las erupciones cesaban cuando se acababa el alimento. Vitruvio sostuvo que el azufre, el alumbre y el betún alimentaban los fuegos profundos. Las observaciones de Plinio el Viejo señalaron la presencia de terremotos antes de una erupción; Murió en la erupción del Vesubio en el año 79 d.C. mientras la investigaba en Estabia . Su sobrino, Plinio el Joven , dio descripciones detalladas de la erupción en la que murió su tío, atribuyendo su muerte a los efectos de gases tóxicos. Estas erupciones recibieron el nombre de Pliniano en honor a los dos autores.
El erudito dominicano del siglo XIII Restoro d'Arezzo dedicó dos capítulos completos (11.6.4.6 y 11.6.4.7) de su tratado fundamental La composizione del mondo colle sue cascioni al origen de la energía endógena de la Tierra. Restoro sostuvo que el interior de la Tierra era muy caliente e insistió, siguiendo a Empédocles , en que la Tierra tenía un centro fundido y que los volcanes entraban en erupción mediante el ascenso de la roca fundida a la superficie. [20]
Durante el Renacimiento, observadores como Bernard Palissy , Conrad Gessner y Johannes Kentmann (1518-1568) mostraron un profundo e intenso interés por la naturaleza, el comportamiento, el origen y la historia del globo terrestre. Muchas teorías sobre la acción volcánica se formularon a finales del siglo XVI y mediados del XVII. Georgius Agricola argumentó que los rayos del sol, como propuso más tarde Descartes, no tenían nada que ver con los volcanes. Agricola creía que el vapor bajo presión provocaba erupciones de "aceite de montaña" y basalto. Johannes Kepler consideraba a los volcanes como conductos de las lágrimas y los excrementos de la Tierra, eliminando betún, alquitrán y azufre. [21] [ se necesita mejor fuente ] Descartes, al pronunciar que Dios había creado la Tierra en un instante, declaró que lo había hecho en tres capas; las profundidades de fuego, [22] una capa de agua y el aire. Los volcanes, dijo, se formaron donde los rayos del sol atravesaron la tierra.
Los volcanes del sur de Italia atrajeron a los naturalistas desde que el Renacimiento llevó al redescubrimiento de descripciones clásicas de ellos por parte de escritores como Lucrecio y Estrabón . El Vesubio, Stromboli y Vulcano brindaron la oportunidad de estudiar la naturaleza de los fenómenos volcánicos. Los filósofos naturales italianos que vivían cerca de estos volcanes escribieron largos y eruditos libros sobre el tema: el relato de Giovanni Alfonso Borelli sobre la erupción del Monte Etna en 1669 se convirtió en una fuente estándar de información, al igual que el relato de Giulio Cesare Recupito sobre la erupción del Monte Etna en 1631. Monte Vesubio (1632 y ediciones posteriores) y relato de Francesco Serao sobre la erupción del Vesubio en 1737 (1737, con ediciones en francés e inglés). [23]
El jesuita Athanasius Kircher (1602-1680) presenció las erupciones del Etna y del Stromboli, luego visitó el cráter del Vesubio y publicó su visión de una Tierra con un fuego central conectado a muchos otros provocados por la quema de azufre, betún y carbón. Publicó su visión al respecto en Mundus Subterraneus con los volcanes actuando como una especie de válvula de seguridad. [24]
Las causas de estos fenómenos se discutieron en el gran número de teorías de la Tierra que se publicaron en los cien años posteriores a 1650. Los autores de estas teorías no eran observadores, sino que combinaban las observaciones de otros con teorías newtonianas, cartesianas, bíblicas o animistas. ciencia para producir una variedad de sistemas que lo abarquen todo. Las erupciones volcánicas y los terremotos generalmente estaban relacionados en estos sistemas con la existencia de grandes cavernas abiertas bajo la Tierra donde los vapores inflamables podían acumularse hasta encenderse. Según Thomas Burnet , gran parte de la Tierra misma era inflamable, con brea, carbón y azufre listos para arder. En la teoría de William Whiston la presencia de aire subterráneo era necesaria para que se produjera la ignición, mientras que John Woodward destacaba que el agua era esencial. Athanasius Kircher sostuvo que las cavernas y las fuentes de calor eran profundas y llegaban hasta el centro de la Tierra, mientras que otros escritores, en particular Georges Buffon , creían que eran relativamente superficiales y que los fuegos volcánicos estaban asentados muy arriba dentro del cono volcánico. sí mismo. Varios escritores, sobre todo Thomas Robinson, creían que la Tierra era un animal y que su calor interno, sus terremotos y sus erupciones eran signos de vida. Esta filosofía animista estaba decayendo a finales del siglo XVII, pero sus vestigios continuaron hasta bien entrado el XVIII. La ciencia luchó con las ideas de la combustión de la pirita con agua, de que la roca era betún solidificado y con las nociones de que la roca se formaba a partir del agua ( neptunismo ). De los volcanes entonces conocidos, todos estaban cerca del agua, de ahí que se utilizara la acción del mar sobre la tierra para explicar el vulcanismo .
Las leyendas tribales sobre volcanes abundan en el Anillo de Fuego del Pacífico y en América, y generalmente invocan las fuerzas de lo sobrenatural o lo divino para explicar las violentas explosiones de los volcanes. [25] Taranaki y Tongariro , según la mitología maorí, eran amantes que se enamoraron de Pihanga , y se produjo una rencorosa pelea de celos. Algunos maoríes no vivirán hasta el día de hoy en la línea directa entre Tongariro y Taranaki por temor a que la disputa vuelva a estallar. [26] En la religión hawaiana , Pele ( / ˈp eɪ l eɪ / Pel-a; [ˈpɛlɛ] ) es la diosa de los volcanes y una figura popular en la mitología hawaiana . [27] Pele se usó para varios términos científicos como cabello de Pele , lágrimas de Pele y Limu o Pele (algas de Pele). Un volcán en la luna joviana Io también se llama Pele . [28]
Santa Águeda es la patrona de Catania , cerca del monte Etna, y un importante ejemplo muy venerado (hasta hoy [29] ) de vírgenes mártires de la antigüedad cristiana. [30] En 253 EC, un año después de su muerte violenta, se atribuyó a su intercesión la detención de una erupción del monte Etna. Sin embargo, Catania quedó casi completamente destruida por la erupción del Monte Etna en 1169, y más de 15.000 de sus habitantes murieron. Sin embargo, el santo fue invocado nuevamente por la erupción del Etna de 1669 y por un brote que puso en peligro la ciudad de Nicolosi en 1886. [31] La forma en que se invoca y se trata al santo en la religión popular italiana , a modo de quid pro quo , o enfoque de negociación que a veces se utiliza en interacciones de oración con los santos, se ha relacionado (en la tradición de James Frazer ) con creencias y prácticas paganas anteriores. [32]
En 1660, la erupción del Vesubio arrojó cristales de piroxeno maclados y cenizas sobre los pueblos cercanos. Los cristales se parecían al crucifijo y esto se interpretó como obra de San Januarius . En Nápoles , las reliquias de San Januarius desfilan por la ciudad en cada erupción importante del Vesubio. El registro de estas procesiones y el diario de 1779 y 1794 del padre Antonio Piaggio permitieron al diplomático británico y naturalista aficionado Sir William Hamilton proporcionar una cronología detallada y una descripción de las erupciones del Vesubio. [33]
