Desde tiempos remotos, las personas han relacionado las erupciones volcánicas con terremotos y viceversa. Pero… ¿Qué posibilidades hay de que un terremoto provoque una erupción volcánica…?

Y haciendo la misma pregunta a la inversa… ¿Los esfuerzos que podrían causar un sismo de gran magnitud a una cámara magmática pueden ser cruciales para desencadenar una gran erupción volcánica? También hay muchos casos en los que la actividad volcánica propicie terremotos.

Con las técnicas modernas, hoy día podemos estudiar la relación que hay entre la actividad sísmica y la actividad volcánica

En la actualidad la tectónica de placas engloba y relaciona todos los fenómenos geológicos entre sí, en relación a la actividad sísmica y volcánica, por ello en un mapamundi se observa que las zonas volcánicas coinciden con las sísmicas.

– La actividad volcánica y sísmica se desarrolla con gran intensidad en:

  • Zonas de expansión o extensión de la corteza.
    • Dorsales oceánicas.
    • Rifts oceánicos.
    • Rifts continentales.
  • Zonas de comprensión o colisión.
    • Zonas de subducción.
    • Grandes cadenas de colisión continental.
  • Fosas oceánicas de los arcos isla.
  • Cuencas oceánica
    • Fallas transformantes.
    • Puntos calientes.
  • Zonas continentales estables.

– Podemos destacar 5 regiones donde la actividad volcánica y sísmica es intensa:

  • Zona Circumpacífica, también denominada el “Cinturón de Fuego”.
  • Zona Mediterráneo-Asiática.
  • Zona Índica.
  • Zona volcánica africana.
  • Zona volcánica atlántica.

– Las formas de estudio tanto para la actividad sísmica, como la actividad volcánica son las siguientes:

  • Actividad sísmica reciente.
  • Actividad volcánica reciente.
  • Registro histórico de actividad sísmica.
  • Registro histórico de actividad volcánica.
  • Tectónica regional.
  • Perfiles sísmicos.
  • Mecanismos focales de terremotos.
  • Características de las cámaras magmáticas, los magmas y otros fluidos.
  • Geodesia.
  • Sísmica de refracción.
  • Sísmica de reflexión.
  • Método CRAS (Calculation of Radon´s Atoms in Soils).
  • Sistema ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average).
  • Sistema EDM (Electronic Distance Meter).
  • Sistema InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar).
  • Sistema SWS (Shear Wave Splitting).
  • Tomografía sísmica.

Análisis de casos concretos

Artículo 1

Bonali, FL; Tibaldi, A; Corazzato, C; Tormey, DR. & Lara, LE. // “Quantifying the effect of large earthquakes in promoting eruptions due to stress changes on magma pathway: The Chile case” / Tectonophysics. Volumen 583 (11 de junio de 2013). 54-67pp.

Desde 1906, en las proximidades de unos 60 volcanes de la zona se produjeron 4 seísmos de Mw>=8. Estos eventos han sido estudiados para comprender que volcanes pueden producir sismicidad, y los mecanismos generales por lo que los seísmos puedan producir actividad volcánica.

El estudio se realiza en cada volcán, teniendo en cuenta la profundidad de la cámara magmática, composición y viscosidad del magma, tectónica de la zona, etc.

De los estudios se obtiene que 18 nuevas actividades volcánicas están asociadas a grandes terremotos (15 erupciones y 3 actividades menores) en 10 volcanes. De ellos 9 de cada 18 eventos se produjeron en volcanes que no tenían actividad en los 5 años anteriores al terremoto.

De los datos también se obtiene que los esfuerzos tectónicos son capaces de desencadenar actividad volcánica hasta una distancia de 353 kilómetros del epicentro.

De los 18 nuevos eventos, 11 fueron en volcanes con cámaras magmáticas someras, de entre 2 a 3 kilómetros de profundidad. También se produjo nueva actividad volcánica en volcanes con cámaras magmáticas profundas, a  más de 7 kilómetros de profundidad.

En cuanto a la tectónica regional, 5 volcanes se asocian a fallas de desgarre, 3 a fallas inversas y 2 a lo largo de zonas de transición.

Los estudios indican que el desbloqueo de magma es fundamental en la aparición de actividad en volcanes que se encuentran en un estado crítico.

Artículo 2

Feuillet, N; Beauducel, F. & Tapponnier, P. // “Tectonic context of moderate to large historical earthquakes in the Lesser Antilles and mechanical coupling with volcanoes” / Journal of geophysical research-solid Earth. Volumen 116 (15 de octubre de 2011).

En la convergencia oblicua de las placas Norteamericana y del Caribe se dan fallas normales en la parte Norte. En los últimos años se han producido dos seísmos de magnitud superior a 6 en un arco paralelo, con las mismas fallas normales. El primero en 1985 en Redona y segundo en el 2004 en Les Saintes.

Una mejor comprensión de estas fallas activas permite revisar la ubicación y magnitud de los terremotos históricos, mediante el uso de una ley regional de atenuación sísmica.

Las fallas normales controlan el derrame de productos volcánicos, y algunos terremotos parecen estar correlacionados con la actividad volcánica, al variar el estrés tectónico y la presión alrededor del volcán vecino, pudiendo fomentar su actividad volcánica.

De los datos se puede estimar que el terremoto de Redonda pudo haber iniciado la erupción de Soufriere Hills de Monserrat en 1995.

También se discute sobre la magnitud e importancia de algunos de los mayores seísmos intraplaca, como el del 11 de enero de 1839 y el del 8 de febrero de 1943.

Calculando el aumento de la presión sobre algunas fallas de gran importancia, y sobre las raíces de algunos volcanes se explicaría el aumento de la actividad volcánica y sísmica en la segunda mitad del siglo XIX, y que culminó con la erupción en 1902 del Monte Pelee.

Artículo 3

Jimenez, MJ; Garcia-Fernandez, M. & Romero, J. // “1989-1995 Earthquake sequences in the Galeras volcano region, SW Colombia, and possible volcano-earthquake interactions” / Tectonophysics. Volumen 463. Número 1-4 (1 de enero de 2009). 47-59pp.

El complejo volcánico Galeras, ubicado en Nariño, al SW de Colombia, incluye el volcán históricamente más activo del país. Galeras es un estratovolcán de 4.276 metros de altura, situado a 9 kilómetros de la ciudad de San Juan de Pasto.

La zona también está afectada por una serie de fallas; la de Buesaco, la de Aranda y la de San Juan de Pasto, pertenecientes a una de las estructuras de mayor actividad sísmica en Colombia; el sistema de fallas de Romeral.

La ciudad de San Juan de Pasto fue afectada desde el siglo XVII por una serie de seísmos de moderados a fuertes. Pero la existencia de un complejo volcánico activo y un sistema de fallas complica el estudio de los procesos que tienen lugar y la conexión o interacción entre ellos.

La reactivación del volcán en 1989 se caracterizó por tres principales eventos magmáticos:

  1. Una serie de erupciones volcánicas del 4 al 9 mayo de 1989, con una emisión casi continua de ceniza  de un cráter secundario.
  2. El emplazamiento de un domo de lava andesítica en la parte inferior del cráter principal, a partir de septiembre de 1990 hasta diciembre de 1991.
  3. Seis erupciones volcánicas en el cráter principal entre 1992-1993, con la destrucción de la mayor parte de la cúpula durante la primera de ellas, el 16 de julio de 1992.

Durante el mismo periodo de tiempo cuatro secuencias de terremotos fueron localizadas al Norte y Noreste del volcán Galeras en; agosto-septiembre de 1989 (AUG1989), abril-junio de 1993 (APR1993), noviembre-diciembre de 1993 (NOV1993) y de marzo a agosto de 1995 (mar1995).

Un análisis detallado de las características espacio-temporales de las cuatro secuencias del terremoto permitió identificar su diferente origen y sugiere cierta interrelación entre el proceso eruptivo reactivado y la actividad sísmica de la región.

La secuencia AUG1989 presenta un patrón de enjambre muy probablemente relacionado con el proceso de intrusión de magma desde las profundidades en el comienzo de la reactivación del volcán.

El APR1993, el NOV1993 y las secuencias MAR1995 muestran un origen tectónico claro que se pueden asociar a las fallas activas en la zona.

La actividad sísmica de estas tres secuencias podría haber sido activado o acelerado por las erupciones durante 1992-1993.

Conclusiones

En cuanto a volcanes; durante muchísimo tiempo se pensó que la actividad volcánica la producía la entrada de agua sometida a altas temperaturas al interior de la Tierra. Sin embargo con el paso del tiempo se ha constatado que al situarse la mayoría de los volcanes en los límites de placas, obviando el vulcanismo intraplaca de los puntos calientes, la actividad volcánica esta unida al movimiento de las mismas. Formándose los volcanes en dos tipos límites de placa; los convergentes y los divergentes. En los primeros, donde una placa subduce bajo otra, la materia de la parte superior de la placa subducida es arrastrada en una trayectoria oblicua hacia el interior de la Tierra, el magma generado asciende y es expulsado hacia la superficie por los volcanes. En los límites divergentes, como son las dorsales oceánicas, la corteza oceánica se separa y sirve de salida para el magma que asciende.

También se cree que las erupciones volcánicas ocurren cuando la presión de los gases disueltos acumulados en el magma, aumenta considerablemente hasta que se abre paso y este es expulsado.

En cuanto a los terremotos podemos agruparlos como (1) tectónicos, (2) volcánicos, (3) de colapso, (4) producidos por impactos de meteoritos y (5) inducidos por actividad antrópica.

Dentro de los terremotos volcánicos, se pueden producir por; (a) ruptura de las rocas producida por cambios de densidad (tectónicos), (b) por explosiones en zonas magmáticas (explosivos), (c) debido a la actividad volcánica propiamente dicha, durando de minutos a horas con una frecuencia de 1 y 5 Hz (volcánicos), (d) por fenómenos intrusivos o de desgasificación (de frecuencia dominante).

Tras el estudio de una larga serie de artículos de diferentes fuentes y autores, podemos llegar a la conclusión de que aunque la actividad sísmica y la actividad volcánica pueden aparecer de forma independiente, hay muchos casos en los que se ven íntimamente ligadas.

¿Un  seísmo puede provocar una erupción volcánica? ¿Una erupción volcánica puede provocar un seísmo? Para ambas preguntas la respuesta es la misma, si.

Un seísmo puede provocar la erupción de un volcán o desencadenar actividad volcánica por diferentes motivos, como pueden ser los cambios de esfuerzos tectónicos a los que se somete a una cámara magmática, también la aparición o reactivación de fracturas que facilitan el ascenso del magma, o mediante la inclusión de fluidos hidrotermales que alteren el equilibrio en la cámara magmática.

Una erupción volcánica, o simplemente la actividad volcánica anterior, durante o posterior a la misma, puede desencadenar seísmos. El en caso del momento de la erupción si es explosiva  de cierta magnitud, esta claro que puede afectar a la tectónica regional, y más si es una zona delicada tectónicamente, donde se puedan producir terremotos con facilidad. Y en los momentos previos y posteriores a la erupción se pueden producir premonitorios o réplicas del seísmo principal.

Por tanto, no es casualidad que a escala global los volcanes, generalmente, se sitúen en zonas donde abundan los terremotos, y viceversa. Gran parte de todos ellos se pueden encontrar en límites de placas, como podemos ver en los Anexos I (Figura 1 y Figura 2) y II (Figura 3 y Figura 4).

A la pregunta de si nos podemos plantear de si un terremoto tiene más importancia para que se produzca una erupción volcánica o si una erupción volcánica tiene más importancia para que se produzca un terremoto. A partir de los artículos estudiados ambas causas están muy parejas, aunque cabe destacar que el 90% de los terremotos que se registran actualmente en La Tierra son de origen tectónico, sin intervención de actividad volcánica, y que el 10% restante se divide entre dos causas como son la actividad volcánica y hundimientos de cavernas, cavidades subterráneas o galerías de minas, por disoluciones de estratos de yeso, sal u otras sustancias, o a deslizamientos de terrenos que reposan sobre capas arcillosas.

A partir de estos datos, menos del 10% a escala global es la posibilidad de que un seísmo ocurra debido a una erupción volcánica. Sin embargo actualmente no se sabe el porcentaje que podríamos otorgar a la ocurrencia de erupciones volcánicas, o incluso de actividad volcánica, por causas sísmicas.

–  Los artículos incluidos en este estudio, los podemos agrupar en diferentes categorías según sea el caso de estudio.

  • Actividad sísmica que se produce de forma independiente de la actividad volcánica y/o erupciones.
    • Terremotos tectónicos.
  • Actividad volcánica y/o erupciones que se produce de forma independiente de la actividad sísmica.
    • Puntos calientes.
  • Actividad sísmica que genera actividad volcánica y/o erupciones.
    • Terremotos que desestabilizan cámaras magmáticas de un volcán.
    • Terremotos que abren fisuras por donde asciende magma, gases o fluidos hidrotermales.
  • Actividad volcánica y/o erupciones que generan actividad sísmica.
    • Desestabilización de cámaras magmáticas de un volcán o erupciones que generan terremotos.
  • Actividad sísmica y actividad volcánica y/o erupciones relacionadas de forma indirecta.
    • Depósitos volcanoclásticos blandos que amplifican las ondas sísmicas.

ANEXOS

ANEXO I

Distribución a escala global de los volcanes (figura superior) y de los terremotos (figura inferior).

Figura 1 (An introduction to Plate Tectonics)
Figura 2 (An introduction to Plate Tectonics)

ANEXO II

Distribución a escala global de los volcanes (figura superior) y de los terremotos (figura inferior).

Figura 3 (Plate Tectonics)
Figura 4 (Plate Tectonics)

BIBLIOGRAFÍA

Tierra y Tecnología nº 50 | http://dx.doi.org/10.21028/gdh.2017.12.12 | Autor: Gonzalo Dorado Herranz

Tierra y Tecnología y el autor agradecen a Raul Pérez la revisión crítica del manusucrito.