¿Qué es esa enorme mancha que flota frente a El Hierro?

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Mancha_volcanica_HierroLa isla de El Hierro es una inmensa mole de magma solidificado que ha sido expulsado por volcanes submarinos a lo largo de los tiempos. Por cierto, el magma volcánico contiene normalmente hierro, pero no es esa la razón por la que la isla del Meridiano se llame así. De hecho, este metal más bien brilla por su ausencia en El Hierro, cuyo topónimo, según se dice, obedece  a una confusión. Al parecer, los castellanos que llegaron a la isla, oyendo pronunciar a los nativos bimbaches su palabra para “leche”, creían estar oyendo decir el vocablo español “hierro”.

Pero no es de la leche de lo que queremos hablar aquí, sino de qué idem es esa enorme mancha que ha formado el volcán actualmente en erupción en El Hierro y que, como se aprecia en la imagen de satélite, se ha extendido por una superficie marina que ya supera la de la isla.

La composición química exacta de la mancha no la conocemos. Para eso está allí el buque oceanográfico Ramón Margalef, que debe de haber tomado muestras y que –es de suponer– pronto hará públicos los resultados de los análisis. No obstante, es verosímil que la mancha tenga una naturaleza parecida a las que se han formado en las escasas erupciones en aguas pocos profundas que se conocen.

Una erupción reciente que quizá sea comparable es la que se inició el 17 de marzo de 2009 en la isla de Hunga Ha’apai, del reino polinésico de Tonga. Comparen la mancha de El Hierro:

Mancha_El_Hierro

con la que se formó alrededor de Hunga Ha’apai:

Mondoweiss.net

Aquellas erupciones, cuya consecuencia más impactante fue triplicar el área de la isla de Hunga Ha’apai, fueron seguidas desde satélite y estudiadas por R. Greg Vaughan y Peter W. Webley, de la Inspección Geológica de los Estados Unidos (USGS), que publicaron sus estudios en el Journal of Volcanology and Geothermal Research (198 (198 (2010) 177-186).

Según estos investigadores, la mancha era una mezcla en suspensión y flotante de tefra (cenizas, fragmentos piroclásticos de variado tamaño…), minerales de origen hidrotermal (que son los que se producen en aguas muy calientes gracias a la mayor solubilidad de los elementos químicos en ella) y sedimentos marinos levantados por la erupción. Otros investigadores han precisado que en este tipo de suspensiones suelen abundar los óxidos hidratados de aluminio y hierro, los cuales precipitan al subir los fluidos hidrotermales y enfriarse.

Hay que tener en cuenta que el magma contiene oxígeno y silicio como elementos básicos, más (según el tipo) aluminio, hierro, magnesio, calcio, sodio, potasio, titanio, manganeso… Puede entenderse como un silicato que se ha formado por reacción del óxido ácido SiO2 con los óxidos (básicos) de los metales citados, que son casi todos bastante insolubles, excepto los de sodio y potasio.

Los investigadores Minoru Urai y Shoichi Machida estudiaron en 2004 las causas de la coloración de las aguas marinas debido a la actividad del volcán japonés Satsuma-Iwojima (Remote Sensing of Environment 99 (2005) 95 – 104) y llegaron a la conclusión de que las manchas pardo-rojizas que se observaban se debían a aguas conteniendo bicarbonato de hierro a pH neutro y las verdes (e incluso blancas) a óxidos hidratados de Fe y Al que se forman cuando las aguas hidrotermales ácidas ricas en estos metales se mezclan con agua de mar.

Por su parte, Kenji Nogami estudió (Earth Planets Space, 56, 457–462, 2004) el efecto de neutralizar disoluciones ácidas ricas, respectivamente, en Si, Fe y Al, en distintas proporciones, con agua de mar, y encontró que se forman precipitados de aluminosilicatos de estructura parecida a la de los alófanos (un tipo de arcilla casi amorfa de silicato de aluminio hidratado, Al2O3·(SiO2)(1.3-2)·(2.5-3)(H2O) pero conteniendo también Fe. Estos compuestos, formados a partir de especies de origen hidrotermal, son los que dan las distintas tonalidades a las columnas de agua sobre los volcanes submarinos, según este investigador. Por ejemplo, él asegura que los precipitados ricos en Si respecto al Al, con pequeñas cantidades de hierro, dan al mar un color blanquecino o azul claro, mientras que las aguas en las que abunda sobre todo el Fe y en menos proproción el Al en detrimento del Si son más bien rojizas o amarillentas.

Distintas coloraciones del agua frente a El Hierro debidas al volcán

El magma líquido a altas presiones contiene también gases disueltos. Cuando el magma sube, se ve sometido a menores presiones y los gases empiezan a formar pequeñas burbujas o vesículas. Con esto, disminuye la densidad del material, lo que explica que algunos de los productos solidificados floten, como hemos podido comprobar en algunas de las imágenes de la erupción de El Hierro que muestran piroclastos humeantes sobre la superficie del agua.

piroclastos_flotantes_humeantes

Normalmente, el gas que más abunda en el magma es el vapor de agua, seguido del CO2 y el SO2. También suele contener SH2, H2, He, CO, CH4, N2, O2… A veces estos gases salen del magma tan violentamente que producen explosiones. (Cuando salen lentamente, el magma se transforma en lava.)

Los vecinos de La Restinga (el pueblo más cercano al foco del volcán) dicen que el olor a azufre allí es insoportable. Es posible que esté emergiendo algo de azufre nativo (que se suele depositar cerca de las fuentes hidrotermales) o bien que este elemento se esté produciendo in situ mediante un proceso semejante al de Clauss, por el que se obtiene industrialmente la gran parte del que usamos y que consiste en quemar SH2 para dar SO2, el cual posteriormente experimenta una comproporcionación con más SH2 para dar S:

3 O2 + 2 H2S ⇌ 2 SO2 + 2 H2O
SO2 + 2 H2S ⇌ 3 S + 2 H2O

Por otra parte, cuatro días después de la erupción de Hunga Ha’apai se observaron balsas de material púmico (básicamente, piedra pómez) de unos 10 cm de espesor flotando a distancias de hasta 50 km de la isla y cubriendo un área total de unos 158 km2.

Los científicos llaman a este tipo de erupciones en aguas poco profundas surtseyanas porque la primera que se estudió fue la ocurrida en Surtsey (Islandia) en 1963. Cuando una erupción se produce a suficiente profundidad (600 metros o más), los gases se solubilizan debido a las altísimas presiones allí existentes y no llegan ni a salir a la superficie. El principio de Le Châtelier lo explica. Por ejemplo, para el CO2, el equilibrio

CO2(g) ⇌ CO2(aq)

está desplazado hacia la derecha a altas presiones.

A medida que la profundidad disminuye, el riesgo de un volcán surtseyano es mayor porque la interacción del magma caliente con el agua genera vapor a alta presión.

El volcán que ha surgido en El Hierro tiene su base (de 700 metros de anchura) a unos 300 metros de profundidad, suficiente como para no resultar peligroso. Esta es una recreación del volcán en tres dimensiones realizada por el Instituto Español de Oceanografía.

Sin embargo, en Hunga Ha’apai el volcán estaba mucho más cerca de la superficie y produjo explosiones tan espectaculares como estas (que revelan que tenía dos focos próximos):

explosion_volcanica_tonga

A pesar de lo cual, quizá no llegó a la virulencia del volcán Kavachi, en las Islas Salomón, que llegó a emerger en 1978 expulsando fragmentos sólidos y lava incandescente y lanzando vapores y ceniza a unos cuantos miles de metros de altura:

volcan_kavachi

 

El análisis de los piroclastos de El Hierro

Hace un par de días se publicaron los primeros análisis de los piroclastos flotantes. Los realizaron los laboratorios de los Servicios Científico-Técnicos y del Departamento de Geoquímica, Petrología y Prospección Geológica de la Facultad de Geología de la Universidad de Barcelona coordinados por Domingo Gimeno Torrente, catedrático de dicho departamento y director del grupo de investigación Petrología y Geoquímica Fundamental y Aplicada (PEGEFA).

La muestra que han estudiado fue tomada flotando en mar abierto, a unos 2 km al sur del núcleo de población de La Restinga, por personal del Ayuntamiento de El Pinar entre el 22 y el 25 de octubre. Según ha recogido el doctor Gimeno en su informe, llegó al laboratorio seca y desagregada en diferentes piezas de dimensiones centimétricas. En una primera inspección general, los especialistas observaron que constaba de dos partes

  1. una negra o verde oscura ubicada de preferencia en la parte más exterior del cuerpo piroclástico, de apariencia masiva vítrea (sideromelana) pero con zonas con textura vesicular macroscópica;
  2. diferentes fragmentos totalmente blancos, muy intensamente microvesiculados, siendo por tanto muy porosos y poco densos.

A simple vista no apreciaron la existencia de fenocristales (que son cristales individuales formados por enfriamiento lento del magma). Las líneas de contacto entre ambos productos eran netas y la primera impresión es que se trataba de un producto basáltico negro y un producto pumítico diferenciado.

Después determinaron la composición química por microscopía electrónica de barrido acoplada con espectroscopía de fluorescencia de rayos X de energía dispersada.

La Unión Internacional de Ciencias Geológicas ha establecido un sistema para clasificar las rocas volcánicas en función del contenido equivalente en los óxidos alcalinos Na2O y K2O y de sílice (SiO2). Se denomina diagrama TAS (Total Alkali-Silica).

Clasificacion_TAS_magma_triplenlace.com

agripina_menor_en_basanitariolitaCon ese criterio, los investigadores del PEGEFA han clasificado el producto negro como basanita (roca de carácter básico) y el blanco como una riolita alcalina (alto contenido en Na2O y K2O y sílice). La basanita es un agregado que suele contener feldespatoides (silicatos de Al, Na y K), plagioclasa (silicatos alumínico-sódicos, alumínico-cálcicos…), augita (silicato de Fe, Al, Mg, Ca, y Na), olivino (silicato de Fe y Mg), ilmenita (oxidos de hierro y titanio) y magnetita-ulvita (óxido de herro – óxido de hierro y titanio). La riolita esté formada, usualmente, de cuarzo (SiO2), feldespatos (silicatos de Al, Na y K) alcalinos y plagioclasa. Y explican que el primer producto se conocía ya en otras muestras de erupciones anteriores en la isla de El Hierro y que el segundo “es comparable pero no idéntico a lo ya conocido en otras erupciones que son menos frecuentes en El Hierro (ligeramente más rico en sílice)”.

basaltotraquitaInmediatamente después de aparecer estos informes, el Instituto Geográfico Nacional hizo públicos los suyos, El IGN considera que se trata de basaltos (izqda.) y traquitas (dcha.) pero, si se observa el diagrama TAS, no hay gran diferencia con la clasificación de la Universidad de Barcelona. El basalto es pobre en SiO2y rico en Fe y Mg y suele contener fenocristales de olivino, augita y plagioclasa. La traquita contiene normalmente feldespatos alcalinos, plagioclasa, cuarzo, algún feldespatoide y biotita (silicato de Al, Fe, Mg y K, y también puede contener F), algún tipo de piroxeno (silicato de Ca, Na, Fe y Mg y, más raramente, Zn, Mn y Li) y olivino como minerales accesorios.

El estudio del PEGEFA concluye, literalmente:

Este piroclasto está formado por líquidos magmáticos de dos composiciones y viscosidades muy diferentes, coexistentes como tales sin mezcla química factible en el momento de la erupción. La basanita aparece como un líquido porfírico microvesiculado con un bajo porcentaje de fenocristales de minerales máficos [ricos en Mg y Fe], mientras que la riolita está muy intensamente microvesiculada, con delgadísimos tabiques de vidrio entre los moldes de las burbujas de gas que son los que esencialmente constituyen esta porción de la roca y le confieren verosímilmente su flotabilidad global.

Y apostilla lo siguiente:

La presencia de material diferenciado en los piroclastos es muy significativa, independientemente de la interpretación genética que se le dé, y aporta claros indicios de un potencial explosivo de la erupción mucho mayor, hasta ahora no mencionado públicamente por nadie, según el seguimiento que hemos hecho de las noticias en prensa y radio y TV nacionales. La mezcla inhomogénea de magma de composiciones muy diferentes (mingling) es un fenómeno ampliamente descrito en la bibliografía como incrementador de la explosividad de un magma, y en muchas ocasiones como desencadenante de una erupción.

Por su parte, la directora del IGN, María José Blanco, ha asegurado que no hay peligro porque “son traquitas, con un menor grado de explosividad”, El IGN ha aclarado también:

La traquita solo estaba presente en los primeros episodios y a una razón de 1 a 10 con respecto al basalto, lo que hace que no haya intervenido en determinar el tipo de erupción resultante.

Al parecer, algunos científicos consideran que un 10% es suficiente como para prever la posibilidad de una erupción explosiva.

 

Erupciones fisurales

En cualquier caso, parece que las erupciones van a continuar. El IGN ha comprobado que se trata de una “emisión fisural” a 1.800 metros de la costa, con varios focos que siguen la fisura (ver el vídeo sobre estas líneas) y que se van acercando a La Restinga, aunque se mantienen a una profundidad segura. El tremor volcánico, indicio de la actividad del magma, es muy significativo. Compárese este gráfico del tremor volcánico a las 4 de la tarde de hoy, 4 de noviembre (onda sísmica azul de abajo):

tremor_volcanico_4-11con la situación “normal” (terremotos aparte) del pasado 9 de octubre, un día antes de las primeras erupciones:

tremor_volcanico_9-10El siguiente gráfico refleja la ubicación de los epicentros de los seísmos. Los puntos rojos y azules oscuros representan a los terremotos más recientes, lo que revela que la actividad se ha desplazado en los últimos días desde el sur (La Restinga) al norte de la isla (Frontera).

 

También es muy elocuente el gráfico de la energía acumulada. Su valor fue subiendo hasta que se produjeron las primeras erupciones (meseta a mitad del eje de ordenadas de la siguiente imagen), para seguir subiendo de nuevo posteriormente. (El último salto corresponde al último seísmo importante producido.)

 

energia_acumulada

Otro indicio es el aumento de la emisiones de CO2 , que es un parámetro muy significativo por su abundancia en el magma, del que escapa cuando este asciende. La emisión normal en la isla es de unas 300 o 400 toneladas al día y ahora ha alcanzado las 1044 toneladas (en la primera erupción alcanzó 990).

Y, finalmente, los terremotos. Hoy mismo ha ocurrido el segundo mayor de esta “crisis sismovolcánica” y segundo también de esta semana, ambos de 4,4 grados en la escala de Richter…

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Más sobre la química del volcán de La Restinga

≡JMG

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