Flujo piroclástico

Los flujos piroclásticos barren los flancos del volcán Maya, Filipinas, en 1984

Un flujo piroclástico (también conocido como corriente de densidad piroclástica o nube piroclástica) es una corriente rápida de gas caliente y materia volcánica (conocida colectivamente como tefra) que fluye a lo largo del suelo alejándose de un volcán a velocidades promedio de 100 km/h (30 m/s)(~62 mph) pero es capaz de alcanzar velocidades de hasta 700 km/h (190 m/s (~435 mph). Los gases y la tefra pueden alcanzar temperaturas de alrededor de 1000 °C (1800 °F).

Los flujos piroclásticos son los peligros volcánicos más mortales y se producen como resultado de ciertas erupciones explosivas; normalmente tocan el suelo y se precipitan cuesta abajo, o se extienden lateralmente por la gravedad. Su velocidad depende de la densidad de la corriente, la tasa de salida volcánica y la pendiente de la pendiente.

Origen del término

Piedras piroclásticas de la tuff obispo; sin comprimir con pumice (a la izquierda), comprimidas con fiamme (a la derecha)

La palabra piroclasto se deriva del griego πῦρ (pýr), que significa "fuego", y κλαστός (klastós), que significa "roto en pedazos". Un nombre para los flujos piroclásticos que brillan en rojo en la oscuridad es nuée ardente (en francés, "nube ardiente"); esto se usó notablemente para describir la desastrosa erupción de 1902 del Monte Pelée en Martinica, una isla francesa en el Caribe.

Los flujos piroclásticos que contienen una proporción mucho mayor de gas a roca se conocen como "corrientes de densidad piroclástica totalmente diluidas" o oleadas piroclásticas. La densidad más baja a veces les permite fluir sobre características topográficas más altas o agua como cordilleras, colinas, ríos y mares. También pueden contener vapor, agua y rocas a menos de 250 °C (480 °F); estos se llaman "fríos" en comparación con otros flujos, aunque la temperatura sigue siendo letalmente alta. Las oleadas piroclásticas frías pueden ocurrir cuando la erupción proviene de un respiradero debajo de un lago poco profundo o del mar. Los frentes de algunas corrientes de densidad piroclástica están completamente diluidos; por ejemplo, durante la erupción del monte Pelée en 1902, una corriente totalmente diluida inundó la ciudad de Saint-Pierre y mató a casi 30.000 personas.

Un flujo piroclástico es un tipo de corriente de gravedad; en la literatura científica a veces se abrevia como PDC (corriente de densidad piroclástica).

Causas

Hay varios mecanismos que pueden producir un flujo piroclástico:

• Fallo de la fuente de una columna de erupción de una erupción Pliniana (por ejemplo, la destrucción del Monte Vesubio de Herculano y Pompeya en 79 dC). En tal erupción, el material expulsado de la ventilación calienta el aire circundante y la mezcla turbulenta se eleva, a través de la convección, por muchos kilómetros. Si el jet erupto no puede calentar suficientemente el aire circundante, las corrientes de convección no serán lo suficientemente fuertes para llevar la ciruela hacia arriba y cae, fluyendo por los flancos del volcán.
• Fallo de la fuente de una columna de erupción asociada a una erupción vulcaniana (por ejemplo, el volcán Soufrière Hills de Montserrat ha generado muchos de estos flujos y oleajes piroclásticos mortales). El gas y los proyectiles crean una nube que es más densa que el aire circundante y se convierte en un flujo piroclástico.
• Colgando en la boca de la ventilación durante el desgaste de la lava erupta. Esto puede llevar a la producción de una roca llamada ignimbrite. Esto ocurrió durante la erupción de Novarupta en 1912.
• El colapso gravitacional de una cúpula o columna de lava, con avalanchas subsiguientes y baja por una pendiente pronunciada (por ejemplo, el volcán Soufrière Hills de Montserrat, que causó diecinueve muertes en 1997).
• La explosión direccional (o jet) cuando parte de un volcán colapsa o explota (por ejemplo, la erupción del Monte Santa Elena el 18 de mayo de 1980). A medida que aumenta la distancia del volcán, esto se transforma rápidamente en una corriente impulsada por la gravedad.

Tamaño y efectos

Remanente de construcción en Francisco León destruido por oleadas piroclásticas y flujos durante la erupción del volcán El Chichon en México en 1982. Las barras de refuerzo en el hormigón estaban dobladas en la dirección del flujo.

Un científico examina bloques de pumice en el borde de un depósito de flujo piroclástico del Monte St. Helens

Los repartos de algunas víctimas en el llamado "Jardín de los Fugitivos", Pompeya

Los volúmenes de flujo van desde unos pocos cientos de metros cúbicos hasta más de 1000 kilómetros cúbicos (240 cu mi). Los flujos más grandes pueden viajar cientos de kilómetros, aunque ninguno de esa escala ha ocurrido durante varios cientos de miles de años. La mayoría de los flujos piroclásticos tienen entre uno y diez kilómetros cúbicos (1⁄4–2+1⁄2 cu mi) y viajar varios kilómetros. Los flujos generalmente constan de dos partes: el flujo basal abraza el suelo y contiene rocas grandes y gruesas y fragmentos de roca, mientras que una columna de ceniza extremadamente caliente se eleva sobre él debido a la turbulencia entre el flujo y el aire que lo recubre., mezclando y calentando aire atmosférico frío provocando expansión y convección.

La energía cinética de la nube en movimiento aplastará árboles y edificios a su paso. Los gases calientes y la alta velocidad los hacen particularmente letales, ya que pueden incinerar organismos vivos instantáneamente o convertirlos en fósiles carbonizados:

• Las ciudades de Pompeya y Herculano, Italia, por ejemplo, fueron envueltas por oleadas piroclásticas en 79 dC con muchas vidas perdidas.
• La erupción de 1902 del Monte Pelée destruyó la ciudad Martinica de St. Pierre. A pesar de los indicios de erupción inminente, el gobierno consideró seguro a San Pedro debido a colinas y valles entre él y el volcán, pero el flujo piroclástico acariciaba casi toda la ciudad, matando a todos menos tres de sus 30.000 residentes.
• Una oleada piroclástica mató a los volcanistas Harry Glicken y Katia y Maurice Krafft y a otras 40 personas en el Monte Unzen, en Japón, el 3 de junio de 1991. La oleada comenzó como un flujo piroclástico y la oleada más energizada subió un espolón sobre el cual estaban los Krafft y los otros; los envolvió, y los cadáveres estaban cubiertos de alrededor de 5 mm (1.4en) de ceniza.
• El 25 de junio de 1997, un flujo piroclástico recorrió Mosquito Ghaut en la isla caribeña de Montserrat. Se desarrolló una gran oleada piroclástica altamente energizada. Esta corriente no pudo ser restringida por los Ghaut y derramó de ella, matando a 19 personas que estaban en la zona de la aldea de Streatham (que fue evacuada oficialmente). Varios otros en la zona sufrieron quemaduras severas.

Interacción con el agua

Evidencia testimonial de la erupción del Krakatoa de 1883, respaldada por evidencia experimental, muestra que los flujos piroclásticos pueden cruzar importantes masas de agua. Sin embargo, eso podría ser una oleada piroclástica, no un flujo, porque la densidad de una corriente de gravedad significa que no puede moverse a través de la superficie del agua. Un flujo llegó a la costa de Sumatra hasta 48 kilómetros (26 millas náuticas) de distancia.

Un documental de la BBC de 2006, Diez cosas que no sabías sobre los volcanes, demostró las pruebas realizadas por un equipo de investigación de la Universidad de Kiel, Alemania, de flujos piroclásticos que se mueven sobre el agua. Cuando el flujo piroclástico reconstruido (flujo de cenizas en su mayoría calientes con densidades variables) golpeó el agua, sucedieron dos cosas: el material más pesado cayó al agua, precipitándose del flujo piroclástico hacia el líquido; la temperatura de la ceniza hizo que el agua se evaporara, impulsando el flujo piroclástico (que ahora solo consiste en el material más liviano) a lo largo de un lecho de vapor a un ritmo aún más rápido que antes.

Durante algunas fases del volcán Soufriere Hills en Montserrat, se filmaron flujos piroclásticos de aproximadamente 1 km (1⁄2 nmi) costa afuera. Estos muestran el agua hirviendo cuando el flujo pasó sobre ella. Los flujos finalmente formaron un delta, que cubría aproximadamente 1 km² (250 acres). Otro ejemplo se observó en 2019 en Stromboli, cuando un flujo piroclástico viajó varios cientos de metros sobre el mar.

Un flujo piroclástico puede interactuar con una masa de agua para formar una gran cantidad de lodo, que luego puede continuar fluyendo cuesta abajo como un lahar. Este es uno de varios mecanismos que pueden crear un lahar.

En otros cuerpos celestes

En 1963, la astrónoma de la NASA Winifred Cameron propuso que el equivalente lunar de los flujos piroclásticos terrestres podría haber formado surcos sinuosos en la Luna. En una erupción volcánica lunar, una nube piroclástica seguiría el relieve local, dando como resultado una trayectoria a menudo sinuosa. El Valle Schröter de la Luna ofrece un ejemplo. Algunos volcanes en Marte, como Tyrrhenus Mons y Hadriacus Mons, han producido depósitos en capas que parecen erosionarse más fácilmente que los flujos de lava, lo que sugiere que fueron emplazados por flujos piroclásticos.