La tefra es material fragmentario producido por una erupción volcánica, independientemente de su composición, tamaño del fragmento o mecanismo de emplazamiento. [1]
Los vulcanólogos también denominan piroclastos a los fragmentos que se encuentran en el aire . Una vez que los clastos han caído al suelo, permanecen como tefra a menos que estén lo suficientemente calientes como para fusionarse en roca piroclástica o toba . Cuando un volcán explota, libera una variedad de tefra, que incluye cenizas, carbonilla y bloques. Estas capas se depositan en la tierra y, con el tiempo, se produce sedimentación que incorpora estas capas de tefra al registro geológico.
La tefrocronología es una técnica geocronológica que utiliza capas discretas de tefra (ceniza volcánica de una única erupción) para crear un marco cronológico en el que se pueden ubicar registros paleoambientales o arqueológicos . A menudo, cuando un volcán explota, los organismos biológicos mueren y sus restos quedan enterrados dentro de la capa de tefra. Los científicos datan posteriormente estos fósiles para determinar la edad del fósil y su lugar dentro del registro geológico.
La tefra es un material piroclástico de cualquier tamaño o composición producido por una erupción volcánica explosiva y existen definiciones geológicas precisas. [2] Consiste en una variedad de materiales, típicamente partículas vítreas formadas por el enfriamiento de gotitas de magma , que pueden ser vesiculares, sólidas o en forma de copos, y una proporción variable de componentes cristalinos y minerales originados en la montaña y las paredes del respiradero. A medida que las partículas caen al suelo, son clasificadas hasta cierto punto por el viento y las fuerzas gravitacionales y forman capas de material no consolidado. Las partículas son luego movidas por la superficie del suelo o el flujo de agua submarino. [3]
La distribución de la tefra después de una erupción suele implicar que las rocas más grandes caen al suelo más rápido, por lo tanto más cerca del respiradero, mientras que los fragmentos más pequeños viajan más lejos; las cenizas a menudo pueden viajar miles de kilómetros, incluso circunglobalmente, ya que pueden permanecer en la estratosfera durante días o semanas después de una erupción. Cuando grandes cantidades de tefra se acumulan en la atmósfera debido a erupciones volcánicas masivas (o de una multitud de erupciones más pequeñas que ocurren simultáneamente), pueden reflejar la luz y el calor del sol a través de la atmósfera, en algunos casos causando que la temperatura baje, lo que resulta en un " invierno volcánico " temporal. Los efectos de la lluvia ácida y la nieve, la precipitación causada por las descargas de tefra en la atmósfera, se pueden ver durante años después de que las erupciones hayan terminado. Las erupciones de tefra pueden afectar a ecosistemas a lo largo de millones de kilómetros cuadrados o incluso continentes enteros, dependiendo del tamaño de la erupción. [4]
Los fragmentos de tefra se clasifican por tamaño:
El uso de capas de tefra, que tienen su propia química y carácter únicos, como horizontes marcadores temporales en sitios arqueológicos y geológicos, se conoce como tefrocronología . [3]
La palabra "tefra" y "piroclasto" derivan ambas del griego : la palabra τέφρα ( téphra ) significa "ceniza", [5] mientras que piroclasto se deriva del griego πῦρ ( pyr ), que significa "fuego", [6] y κλαστός ( klastós ), que significa "roto en pedazos". [7] La palabra τέφραv (que significa "cenizas") se utiliza en un contexto amplio dentro de un relato de Aristóteles de una erupción en Vulcano (Hiera) en Meteorologica . [8]
La liberación de tefra en la troposfera impacta el medio ambiente física y químicamente. Físicamente, los bloques volcánicos dañan la flora local y los asentamientos humanos. La ceniza daña los sistemas de comunicación y eléctricos, cubre los bosques y la vida vegetal reduciendo la fotosíntesis y contamina el agua subterránea . [9] La tefra cambia el movimiento del aire y el agua debajo y sobre el suelo. Químicamente, la liberación de tefra puede afectar el ciclo del agua . Las partículas de tefra pueden hacer que los cristales de hielo crezcan en las nubes, lo que aumenta la precipitación . Las cuencas hidrográficas cercanas y el océano pueden experimentar niveles elevados de minerales , especialmente hierro , lo que puede causar un crecimiento explosivo de la población en las comunidades de plancton . [4] Esto, a su vez, puede resultar en eutrofización .
Además de la tefrocronología, la tefra se utiliza en diversas disciplinas científicas, entre ellas la geología , la paleoecología , la antropología y la paleontología , para datar fósiles, identificar fechas dentro del registro fósil y aprender sobre culturas y ecosistemas prehistóricos. Por ejemplo, la tefra carbonatita encontrada en Oldoinyo Lengai (un volcán en el Valle del Rift de África Oriental) ha enterrado y preservado huellas fosilizadas de humanos cerca del lugar de la erupción. [10] Bajo ciertas condiciones, los bloques volcánicos pueden conservarse durante miles de millones de años [ cita requerida ] y pueden viajar hasta 400 km lejos de la erupción. [ cita requerida ] Las erupciones volcánicas en todo el mundo han proporcionado información científica valiosa sobre los ecosistemas locales y las culturas antiguas. [ cita requerida ]
El volcán Waw an Namus está rodeado por una capa de tefra oscura, que tiene un notable contraste de color con el desierto del Sahara que lo rodea .
Los volcanes de África han tenido un impacto en el registro fósil. Geográficamente, una parte de África, El Hierro es un volcán en escudo y el más joven y pequeño de las Islas Canarias . La erupción más reciente de El Hierro ocurrió bajo el agua, en 2011, y causó terremotos y deslizamientos de tierra en todas las Islas Canarias. En lugar de cenizas, se liberaron rocas flotantes, 'restingolitas' después de cada erupción. [11] Después de la erupción de 2011, se encontraron fósiles de organismos marinos unicelulares en las restingolitas, lo que verificó la teoría del origen de que el crecimiento de las Islas Canarias proviene de un solo chorro flotante de magma desde el núcleo de la Tierra en lugar de grietas en el fondo del océano. Esto se refleja en la edad decreciente de las islas de este a oeste desde Fuerteventura hasta El Hierro. [12]
En Etiopía, situada en el este de África, hay unos 60 volcanes. En el sur de Etiopía, la Formación Rocosa Omo Kibish está compuesta por capas de tefra y sedimentos. En el interior de estas capas se han descubierto varios fósiles. En 1967, Richard Leaky , un paleoantropólogo, descubrió dos fósiles de Homo sapiens en la Formación Omo Kibish . Tras la datación por radiocarbono, se determinó que tenían 195.000 años de antigüedad. [13] Otros mamíferos descubiertos en la formación son el Hylochoerus meinertzhageni (cerdo del bosque) y el Cephalophus (antílope). [14]
En Asia, varias erupciones volcánicas siguen influyendo en las culturas locales en la actualidad. En Corea del Norte, el monte Paektu , un estratovolcán, entró en erupción por primera vez en el año 946 d. C. y es un sitio religioso para los lugareños. Su última erupción fue en 1903. En 2017, se descubrió nueva evidencia fósil que determinó la fecha de la primera erupción del monte Paektu, que había sido un misterio. Un equipo de científicos dirigido por el Dr. Clive Oppenheimer, vulcanólogo británico , descubrió un tronco de alerce incrustado en el monte Paektu. Después de la datación por radiocarbono, se determinó que el alerce tenía 264 años, lo que coincide con la erupción del año 946 d. C. Se están estudiando los anillos de sus árboles y se están haciendo muchos nuevos descubrimientos sobre Corea del Norte durante ese tiempo. [15]
En el noreste de China, una gran erupción volcánica a principios del Cretácico provocó la fosilización de todo un ecosistema conocido como la Biota de Jehol cuando poderosos flujos piroclásticos inundaron la zona. Los depósitos incluyen muchos fósiles perfectamente conservados de dinosaurios , aves , mamíferos , reptiles , peces , ranas , plantas e insectos . [16]
Los volcanes de Europa proporcionan información única sobre la historia de Italia . Un ejemplo es el monte Vesubio , un estratovolcán ubicado en el sur de Italia, [17] que entró en erupción por última vez en marzo de 1944. Antes, en el año 79 d. C., en una erupción que duró entre 12 y 18 horas, el Vesubio había cubierto la ciudad de Pompeya con lava fundida, cenizas, piedra pómez, bloques volcánicos y gases tóxicos. Gran parte de la ciudad fue preservada y los materiales orgánicos fosilizados por la ceniza volcánica, y eso ha proporcionado información valiosa sobre la cultura romana . [18] Además, en Italia, el volcán Stromboli , un estratovolcán, entró en erupción por última vez en julio de 2019.
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Se han estudiado varias erupciones volcánicas en América del Norte . El 18 de mayo de 1980, el Monte Santa Helena , un estratovolcán en el estado de Washington , entró en erupción, esparciendo quinientos millones de toneladas de ceniza de tefra en Washington, Oregón, Montana e Idaho, causando terremotos , deslizamientos de rocas y megatsunamis que alteraron gravemente la topografía de las áreas cercanas. [19] En el Parque Nacional de Yellowstone , las inundaciones relacionadas con la erupción causaron que los árboles se derrumbaran y fueran arrastrados a los lechos de los lagos donde se fosilizaron. Los bosques cercanos se inundaron, eliminando corteza, hojas y ramas de árboles. [20] En 2006, el volcán Augustine en Alaska entró en erupción generando terremotos, avalanchas y proyectando ceniza de tefra aproximadamente a doscientos noventa kilómetros de distancia. Este volcán en forma de domo tiene más de cuarenta mil años y ha entrado en erupción 11 veces desde 1800. [21]
En América del Sur , hay varios volcanes activos históricos. En el sur de Chile , el volcán Chaitén entró en erupción en 2011, añadiendo 160 metros a su borde. Las armas y herramientas prehistóricas, formadas a partir de bloques de tefra de obsidiana , fueron datadas en 5.610 años atrás y fueron descubiertas a 400 km de distancia. [22] Debido a la ubicación de la zona de subducción de la placa de Nazca del Pacífico oriental, hay veintiún volcanes activos en el sur de Perú . [23] En 2006, fósiles, encontrados bajo una capa de ceniza volcánica en Perú, fueron excavados por un equipo de paleontólogos dirigido por Mark D. Uhen, profesor de la Universidad George Mason. Los fósiles fueron identificados como 3 tipos diferentes de arqueocetos, ballenas prehistóricas, y tienen más de 36,61 millones de años, lo que, a partir de 2011, los convierte en los fósiles de ballena más antiguos descubiertos. [24]
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