Volcanes

Ceniza volcánica



Un peligro volcánico que a menudo se subestima en su alcance geográfico e impacto.


Penacho de ceniza volcánica del Volcán Cleveland, ubicado en la isla Chuginadak en la cadena de islas Aleutianas frente a Alaska. Imagen de la NASA tomada por Jeff Williams, ingeniero de vuelo, desde la Estación Espacial Internacional. Imagen más grande

¿Qué es la ceniza volcánica?

La ceniza volcánica consiste en partículas del tamaño de polvo a arena del material de roca ígnea que ha sido lanzado al aire por un volcán en erupción. El término se usa para el material mientras está en el aire, después de que cae al suelo y, a veces, después de haber sido litificado en roca. Los términos "polvo volcánico" y "ceniza volcánica" se usan para el mismo material; sin embargo, el "polvo volcánico" se usa más apropiadamente para material de tamaño de polvo.

Ceniza volcánica del Monte St. Helens, erupción de 1980. Imagen del USGS, D.E. Wieprecht Imagen más grande

Tefra / Terminología piroclástica

Nombre de partículaTamaño de partícula
Bloques / Bombasmás de 64 mm (2.5 pulgadas)
Lapillimenos de 64 mm (2.5 pulgadas)
Ceniza volcánicamenos de 2 mm (.079 pulgadas)
Polvo Volcanico
(Fina ceniza volcánica)
menos de 0.063 mm (0.0025 pulgadas)
"Tefra" y "piroclásticos" son términos generales utilizados en referencia a partículas de material de roca ígnea de varios tamaños que han sido expulsadas de los volcanes. Se clasifican por tamaño. Los términos "ceniza" y "polvo" comunican un tamaño específico de tefra o partículas piroclásticas. Estos se resumen en la tabla anterior.

Partícula de ceniza volcánica visto con un microscopio electrónico de barrido. Imagen de USGS por A.M. Sarna-Wojcicki. Imagen más grande

Propiedades de la ceniza volcánica

A primera vista, la ceniza volcánica parece un polvo suave e inofensivo. En cambio, la ceniza volcánica es un material de roca con una dureza de aproximadamente 5+ en la escala de dureza de Mohs. Se compone de partículas de forma irregular con bordes afilados y dentados (ver vista microscópica). Combine la alta dureza con la forma irregular de las partículas, y la ceniza volcánica puede ser un material abrasivo. Esto le da a estas pequeñas partículas la capacidad de dañar las ventanas de los aviones, irritar los ojos, causar un desgaste inusual en las partes móviles de los equipos con los que entran en contacto y causar muchos otros problemas que se analizan a continuación en la sección "Impacto de la ceniza volcánica".

Las partículas de ceniza volcánica son muy pequeñas y tienen una estructura vesicular con numerosas cavidades. Esto les da una densidad relativamente baja para un material de roca. Esta baja densidad, combinada con el muy pequeño tamaño de partícula, permite que una ceniza volcánica sea transportada a la atmósfera por una erupción y que el viento la lleve a largas distancias. La ceniza volcánica puede causar problemas a una gran distancia del volcán en erupción.

Las partículas de ceniza volcánica son insolubles en agua. Cuando se mojan, forman una mezcla o un lodo que puede hacer que las carreteras y las pistas estén resbaladizas. La ceniza volcánica húmeda puede secarse hasta formar una masa sólida similar al concreto. Esto le permite tapar alcantarillas pluviales y pegarse en el pelaje de los animales que están abiertos cuando la ceniza cae al mismo tiempo que la lluvia.

Columna de ceniza volcánica: Columna de erupción del Monte St. Helens el 18 de mayo de 1980. Esta descarga explosiva produjo una columna caliente de tefra ascendente, gases volcánicos y aire arrastrado que se elevó a una altitud de 22 kilómetros en menos de diez minutos. Los fuertes vientos dominantes llevaron las cenizas hacia el este a unos 100 kilómetros por hora. En menos de cuatro horas, la ceniza caía sobre la ciudad de Spokane a unos 400 kilómetros de distancia, y dos semanas después la nube de erupción había rodeado la tierra. Imagen del USGS por A. Post.

Erupciones de ceniza y columnas de ceniza

Algunos magmas contienen enormes cantidades de gas disuelto bajo presiones muy altas. Cuando ocurre una erupción, la presión de confinamiento de estos gases se libera repentinamente y se expanden rápidamente, saliendo del respiradero volcánico y llevando pequeños pedazos de magma con ellos. El agua subterránea cerca de una cámara de magma puede convertirse en vapor con el mismo resultado. Estas son la fuente de partículas de ceniza para algunas erupciones. La enorme cantidad de gas caliente, que escapa y que se expande que sale del respiradero puede conducir a una columna de cenizas y gases calientes a la altura del aire.

La imagen adjunta muestra una porción de la columna de cenizas producida por la erupción del Monte St. Helens en mayo de 1980. En esa erupción, la liberación explosiva de gases volcánicos calientes a la atmósfera produjo una columna de tefra ascendente, gases volcánicos y aire arrastrado que se elevó a una altitud de 22 kilómetros en menos de diez minutos. Luego, fuertes vientos dominantes llevaron las cenizas hacia el este a unos 100 kilómetros por hora. En menos de cuatro horas, las cenizas caían sobre la ciudad de Spokane, a unos 400 kilómetros de distancia del respiradero. Dos semanas después, el polvo de la erupción había sido transportado alrededor de la Tierra.

La erupción del Monte St. Helens fue excepcional en su tamaño e intensidad. Una liberación de cenizas más típica se muestra en la imagen en la parte superior de esta página. En esa imagen, el Volcán Cleveland, ubicado en la Isla Chuginadak en la Cadena de Islas Aleutianas de Alaska, libera un pequeño penacho de cenizas que en cuestión de minutos se desprende del volcán y se lo lleva el viento.

Mapa de la cascada volcánica: Mapa que muestra la distribución geográfica dentro de los Estados Unidos de las cenizas causadas por la erupción del Monte St. Helens el 18 de mayo de 1980. Imagen de USGS. Mapa más grande

Espesor de la ceniza: Los depósitos de cenizas son generalmente gruesos y gruesos en tamaño de partícula cerca del volcán. Sin embargo, a distancia, el depósito se vuelve más delgado y fino.

Penacho de ceniza: Una larga columna de ceniza del volcán Chaitén, en el sur de Chile, sopla en todo el continente. Imagen más grande

Plumas de ceniza, cascadas y campos de cenizas

Una vez que un volcán libera cenizas en el aire, el viento tiene la oportunidad de moverla. Este movimiento, junto con la turbulencia del aire, trabaja para distribuir las cenizas suspendidas en un área amplia. Estas nubes de cenizas movidas por el viento se conocen como penachos de cenizas. Una imagen a continuación muestra una columna de ceniza producida por la erupción del Volcán Chaitén en el sur de Chile el 3 de mayo de 2008. Esta columna comienza en Chile, cruza Argentina y se extiende cientos de kilómetros sobre el Océano Atlántico, extendiéndose a medida que viaja.

A medida que un penacho de ceniza se aleja del respiradero volcánico, ya no tiene la prisa de escapar de los gases para soportarlo. Las partículas de ceniza no soportadas comienzan a caerse. Las partículas de ceniza más grandes caen primero y las partículas más pequeñas permanecen suspendidas por más tiempo. Esto puede producir un depósito de cenizas en el suelo debajo del penacho de cenizas. Estos depósitos de cenizas son generalmente más gruesos cerca de la ventilación y delgados con la distancia. En esta página se muestra un mapa que muestra la distribución de cenizas de la erupción del Monte St. Helens del 18 de mayo de 1980.

Un campo de cenizas es un área geográfica donde el suelo ha sido cubierto por las consecuencias de un penacho de cenizas. Una imagen a continuación muestra un campo de cenizas al este del Volcán Chaitén, en el sur de Chile, desde mayo de 2008. Se puede ver claramente la cubierta blanca de cenizas.

Campo de cenizas: Un campo de cenizas al este del volcán Chaitén desde mayo de 2008. Imagen más grande.

El impacto de la ceniza volcánica

La ceniza volcánica presenta numerosos peligros para las personas, la propiedad, la maquinaria, las comunidades y el medio ambiente. Varios de estos se detallan a continuación.

Impacto en la salud humana:

Las personas expuestas a la caída de cenizas o que viven en el ambiente polvoriento después de una caída de cenizas pueden sufrir una serie de problemas. Los problemas respiratorios incluyen irritación de nariz y garganta, tos, enfermedades similares a la bronquitis y molestias al respirar. Estos se pueden reducir con el uso de máscaras de polvo de alta eficiencia, pero se debe evitar la exposición a las cenizas si es posible.

Los problemas a largo plazo pueden incluir el desarrollo de una enfermedad conocida como "silicosis" si la ceniza tiene un contenido significativo de sílice. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. Recomienda tipos específicos de máscaras para las personas expuestas a cenizas volcánicas. Cualquier persona que ya padezca problemas como bronquitis, enfisema o asma debe evitar la exposición.

La ceniza volcánica seca puede adherirse a un ojo humano húmedo, y las pequeñas partículas de ceniza causan rápidamente irritación en los ojos. Este problema es más grave entre las personas que usan lentes de contacto. Algunas personas en áreas con cenizas informan cierta irritación de la piel; sin embargo, el número de casos y su gravedad son bajos.

Cascada de Novarupta: Imagen satelital del paisaje alrededor del Volcán Novarupta con contornos de cascadas y área de flujo piroclástico de la erupción de 1912 que se muestra como líneas de colores. Imagen satelital de J. Allen (NASA) utilizando datos de la instalación de cobertura terrestre global de la Universidad de Maryland. Cartografía de B. Cole, Geology.com. Imagen más grande

Impacto en la agricultura:

El ganado sufre los mismos problemas oculares y respiratorios que se describieron anteriormente para los humanos. Los animales que se alimentan mediante el pastoreo podrían no poder comer si la ceniza cubre su fuente de alimento. Aquellos que comen de una fuente de comida cubierta de cenizas a menudo sufren una serie de enfermedades. Los agricultores en las zonas de cenizas pueden necesitar proporcionar alimento suplementario a sus animales, evacuarlos o enviarlos al matadero temprano.

Una caída de cenizas de solo unos pocos milímetros generalmente no causa daños severos a los pastos y cultivos. Sin embargo, las acumulaciones más gruesas de cenizas pueden dañar o matar las plantas y los pastos. Las acumulaciones espesas pueden dañar el suelo al matar a los microfófitos y bloquear la entrada de oxígeno y agua. Esto puede resultar en una condición de suelo estéril.

Daño de la ceniza volcánica: Edificios dañados por una caída de ceniza húmeda. Imagen de USGS. Imagen más grande

Ceniza volcánica: Video del USGS que explica el impacto de las cenizas volcánicas en el tráfico aéreo.

Impacto en edificios:

La ceniza seca pesa aproximadamente diez veces la densidad de la nieve fresca. Una caída de ceniza gruesa en el techo de un edificio puede sobrecargarlo y hacer que se derrumbe (ver imagen). La mayoría de los edificios no están diseñados para soportar este peso adicional.

Inmediatamente después de una fuerte caída de cenizas, uno de los trabajos prioritarios es limpiar la ceniza de los techos de los edificios. Si la lluvia cae antes de que se elimine la ceniza, puede ser absorbida por la ceniza y aumentar el peso. La ceniza húmeda puede tener una densidad veinte veces mayor que la nieve fresca.

La ceniza volcánica puede llenar las canaletas de un edificio y obstruir las bajantes. La ceniza sola puede ser muy pesada, y si se moja por la lluvia, el peso a menudo arrastrará las canaletas de las casas. Las cenizas en combinación con agua pueden ser corrosivas para los materiales metálicos de techado. La ceniza húmeda también es un conductor, y cuando se acumula alrededor de los elementos eléctricos externos de un edificio, puede provocar lesiones graves o daños.

Los acondicionadores de aire y los sistemas de manejo de aire pueden fallar o dañarse si sus filtros están obstruidos o sus ventilaciones están cubiertas por cenizas volcánicas. Las piezas móviles en el equipo se pueden usar rápidamente si hay cenizas abrasivas entre ellas.

Impacto en electrodomésticos:

Las cenizas finas y el polvo pueden infiltrarse en los edificios y causar problemas con los electrodomésticos. La ceniza abrasiva puede producir un desgaste inusual en las partes móviles dentro de los motores eléctricos. Las aspiradoras, los hornos y los sistemas informáticos son especialmente vulnerables porque procesan mucho aire.

Oscuridad debido a la caída de cenizas volcánicas: Las cenizas en el aire pueden bloquear la luz solar y oscurecer las áreas debajo de un penacho de cenizas en el medio del día. Volcán Soufriere Hills, imagen de 1997. Imagen de USGS. Imagen más grande

Impacto en las comunicaciones:

La ceniza volcánica puede tener una carga eléctrica que interfiere con las ondas de radio y otras transmisiones transmitidas por el aire. Es posible que los equipos de radio, teléfono y GPS no puedan enviar o recibir señales con un volcán en erupción cerca. La ceniza también puede dañar las instalaciones físicas, como los cables, torres, edificios y equipos necesarios para soportar las comunicaciones.

Impacto en las instalaciones de generación de energía:

La ceniza volcánica puede causar el cierre de las instalaciones generadoras de energía. Estas instalaciones a veces se apagan para evitar daños por las cenizas. Pueden permanecer abajo hasta que se haya eliminado la ceniza. Esto protege el equipo esencial de fallas pero interrumpe el servicio de energía para millones de personas.

Ceniza volcánica en los automóviles en la base aérea de Clark en Filipinas después de la erupción de 1991 del monte Pinatubo. Este estacionamiento está a unos 25 kilómetros al este de la erupción y recibió unos 9 centímetros de cenizas. Imagen del USGS por R.P. Hoblitt. Imagen más grande

Impacto en el transporte terrestre:

El impacto inicial sobre el transporte es un límite en la visibilidad. La ceniza llena el aire y bloquea la luz solar. Puede ser tan oscuro como la noche en medio del día. La ceniza también cubre las marcas viales. Solo un milímetro de ceniza puede oscurecer el centro y las líneas de base de una carretera.

Otro impacto es en los automóviles. Procesan enormes cantidades de aire que contendrán polvo volcánico y cenizas. Inicialmente, esto es capturado por el filtro de aire, pero puede ser abrumado rápidamente. Luego, el polvo abrasivo ingresa al motor para dañar las piezas cuidadosamente mecanizadas y obstruir las pequeñas aberturas.

La ceniza volcánica se acumula en los parabrisas de los automóviles, creando la necesidad de usar los limpiaparabrisas. Si se usan los limpiaparabrisas, la ceniza abrasiva entre el parabrisas y los limpiaparabrisas puede rayar la ventana, a veces produciendo una superficie esmerilada que es imposible de ver.

El polvo y las cenizas volcánicas que cubren las carreteras pueden provocar una pérdida de tracción. Si las carreteras se mojan, la ceniza seca se convierte en un lodo muy resbaladizo. Los caminos y las calles deben ser empujados como si hubiera caído una nieve que no se derrite.

Capas de Ashfall en Filipinas: A) Sección en el puente del río Santo Tomás al norte de San Narciso, Zambales; 32 km al oeste-suroeste del respiradero. La capa A tiene 8 mm de ceniza del tamaño de arena; la capa B es de 4 mm de ceniza en su mayoría fina. Nótese la clasificación normal débil de la capa C y los clastos gruesos dispersos en la superficie del depósito.
B) Depósitos de caída de tefra en un camino no mejorado a lo largo del río Marella a 10.5 km al suroeste del respiradero. La capa A, de unos 4 cm de espesor, consiste en ceniza gruesa y lapilli fino; la capa B consiste en varias capas delgadas de cenizas; la capa C tiene 33 cm de espesor y es la sección más gruesa del depósito climático de caída de piedra pómez que se haya encontrado hasta ahora. Observe la clasificación normal en general, pero la piedra pómez lapillus de 2 cm en la esquina superior izquierda. La capa D consta de dos lechos de ceniza fina de 3 a 4 cm de grosor, separados por un lecho de ceniza pómez reelaborada con agua.
C) Depósitos de Tephra en una carretera no mejorada a unos 9 km al sureste del respiradero, lado norte del río Gumain. La capa B tiene un grosor de 23 cm y consta de numerosos lechos de cenizas graduadas; la capa C tiene 31 cm de espesor y tiene dos zonas en la parte inferior con pequeños revestimientos de ceniza fina.
D) Sección en la boca del cañón del río Pasig a unos 15 km al este del respiradero. La capa B tiene un grosor de 10 cm y la capa C tiene un grosor de aproximadamente 18 cm; tenga en cuenta las zonas ricas en cenizas que se destacan debido a la mayor cohesión. Imágenes de USGS por W.E. Scott y J.J. Mayor. Imagen más grande

Impacto en el transporte aéreo:

Los motores a reacción modernos procesan enormes cantidades de aire. Extraen aire hacia la parte delantera del motor y lo expulsan por la parte posterior. Si la ceniza volcánica se introduce en un motor a reacción, puede calentarse a temperaturas más altas que la temperatura de fusión de la ceniza. La ceniza puede derretirse en el motor y el producto suave y pegajoso puede adherirse al interior del motor. Esto restringe el flujo de aire a través del motor y agrega peso al avión.

La ceniza volcánica ha provocado la falla del motor en algunos aviones. Afortunadamente, los pilotos pudieron aterrizar con seguridad con los motores restantes. Hoy en día, los volcanes son monitoreados para detectar signos de erupción, y los aviones se enrutan alrededor de áreas que pueden contener cenizas en el aire.

La ceniza volcánica suspendida en el aire puede tener un efecto abrasivo en los aviones que vuelan a cientos de kilómetros por hora. A estas velocidades, las partículas de ceniza que impactan en el parabrisas pueden arenar la superficie en un acabado esmerilado que oscurece la vista del piloto. El chorro de arena también puede eliminar la pintura y el metal del hoyo en la nariz y en los bordes delanteros de las alas y el equipo de navegación.

En los aeropuertos se encuentran los mismos problemas con las pistas que se ven en las carreteras. Las marcas en las pistas se pueden cubrir con cenizas. Los aviones pueden perder tracción al aterrizar y despegar. Y, la ceniza debe eliminarse antes de que las operaciones vuelvan a la normalidad.

La Organización de Aviación Civil Internacional reconoció la necesidad de mantener informados a los pilotos y controladores de tránsito aéreo sobre los peligros volcánicos. Para hacerlo, trabajaron con agencias gubernamentales para establecer varios Centros de Asesoramiento de Cenizas Volcánicas. Estos centros monitorean la actividad volcánica e informan sobre columnas de cenizas dentro de su área de monitoreo.

Ceniza volcánica: Video del USGS que explica el impacto de las cenizas volcánicas en el tráfico aéreo.

Impacto en los sistemas de suministro de agua:

Los sistemas de suministro de agua pueden verse afectados por las caídas de cenizas. Cuando una comunidad utiliza un suministro de agua abierto, como un río, un embalse o un lago, la ceniza caída se convertirá en un material suspendido en el suministro de agua que debe filtrarse antes de su uso. El procesamiento del agua con cenizas abrasivas suspendidas puede ser perjudicial para las bombas y los equipos de filtración.

La ceniza también puede causar cambios temporales en la química del agua. Las cenizas en contacto con el agua pueden reducir el pH y aumentar la concentración de iones lixiviados del material de cenizas. Estos incluyen: Cl, SO4, Na, Ca, K, Mg, F y muchos otros.

Más información
Artículo de Geology.com:
Novarupta: la erupción volcánica más poderosa del siglo XX
Encuesta geológica de los Estados Unidos:
Impactos y mitigación de cenizas volcánicas
Observatorio de la Tierra de la NASA:
Varios artículos e imágenes relacionadas con la actividad volcánica.
Encuesta geológica de los Estados Unidos:
Tipos y efectos de los peligros del volcán
Encuesta geológica de los Estados Unidos:
Tephra Falls de las erupciones de 1991 del monte Pinatubo

Impacto en los sistemas de aguas residuales:

Las cenizas que caen en las calles de la ciudad entrarán inmediatamente al sistema de alcantarillado pluvial. Si se procesa agua de alcantarillado cargada de cenizas, la ceniza suspendida puede sobrecargar el equipo y los filtros y causar daños a las bombas y válvulas. También se convierte en un problema de eliminación. El lodo o la lechada de ceniza pueden endurecerse en un material similar al concreto.

Planificación de ceniza volcánica

Las comunidades ubicadas cerca o a sotavento de volcanes con potencial para producir erupciones de cenizas deben considerar el impacto potencial de las cenizas volcánicas y planificar formas de lidiar con ellas y minimizar su impacto. Es mucho más fácil educarse sobre un problema y tomar medidas por adelantado que enfrentar un problema enorme sin previo aviso.