Ilustración de un volcán en erupción
Más de 800 millones de personas viven cerca de un volcán activo. Algunos de ellos aún desafían los modelos existentes, haciendo imposible predecir su erupción al 100%. Este es el caso de los Colli Albani en Italia, que produjo explosiones importantes en el pasado, aunque su magma normalmente se asocia con erupciones efusivas leves.
Un equipo internacional liderado por la Universidad de Ginebra (UNIGE) desvela este misterio, gracias a un enfoque innovador de análisis de cristales que contienen rastros de la última erupción. Publicado en el Journal of Petrology, este estudio abre el camino a nuevos métodos de análisis en vulcanología y refuerza la prevención de riesgos.
Monitorear volcanes para anticipar sus efectos potencialmente devastadores requiere una comprensión detallada de las señales precursoras de una erupción. Pero la tarea se complica cuando un volcán desafía los modelos predictivos, como los Colli Albani, situado a solo 20 kilómetros de Roma. Su composición magmática debería, en teoría, generar erupciones de baja intensidad. Sin embargo, sus erupciones pasadas demuestran lo contrario.
Los Colli Albani, ubicados bajo este lago a 20 km de Roma, han tenido erupciones mayores. La última hace 355.000 años.
© Alessandro Musu
Este enfoque es innovador en vulcanología y en particular para el estudio de las inclusiones magmáticas.
El magma contiene sustancias volátiles (principalmente agua y dióxido de carbono). Al igual que una botella de refresco que se abre, cuando el magma asciende hacia la superficie, libera estas sustancias. Cuanto más viscoso es el magma, más difícil es que este gas escape. Esta retención provoca un aumento progresivo de la presión que finalmente conduce a violentas erupciones explosivas. En teoría, los Colli Albani no presentan este riesgo: su magma es poco viscoso. Sin embargo, ya ha producido violentas erupciones explosivas, como la última hace 355.000 años, que lanzó hasta 30 km³ de cenizas incandescentes y roca fundida a la atmósfera.
Para saber más, un equipo de la UNIGE analizó "inclusiones magmáticas" atrapadas en los depósitos de magma de la última erupción. Estas minúsculas gotas de una centésima de milímetro, encapsuladas en cristales antes de la explosión, contienen valiosas pistas sobre la química del magma, su contenido de agua y dióxido de carbono —elementos clave de su explosividad— así como su temperatura y presión. En total, se estudiaron 35 cristales con 2.000 inclusiones.
Fotomicrografía de un cristal de clinopiroxeno. Este mineral se formó en una cámara magmática. Hay inclusiones magmáticas (en negro) en estos cristales.
© Corin Jorgenson
Un enfoque innovador para sondear el magma
Los científicos de la UNIGE colaboraron con varias instituciones, como el Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), las universidades Roma Tre y de Bristol, así como el Helmholtz-Zentrum. Utilizando el acelerador de partículas PETRA III en el DESY de Hamburgo, el equipo obtuvo imágenes 3D de alta resolución de inclusiones magmáticas. PETRA III genera rayos X intensos para estudiar la materia a escala nanométrica en diversas estaciones experimentales, incluida donde se realizó el experimento de la UNIGE.
"Este enfoque es innovador en vulcanología y especialmente para el estudio de inclusiones magmáticas. Abre nuevas perspectivas en este campo", explica Corin Jorgenson, primera autora del estudio y doctoranda en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ciencias de la UNIGE durante esta investigación, actualmente posdoctoranda en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Strathclyde en Escocia.
Resultados valiosos para la prevención de riesgos
Uno de los principales hallazgos fue la presencia de numerosas burbujas de agua y dióxido de carbono de gran volumen dentro de las inclusiones. Esto indica que, cuando quedaron atrapadas, el reservorio de los Colli Albani ya contenía cantidades significativas de gas. "El exceso de gas hizo que el magma se comportara como una esponja, comprimiéndose cuando se acumuló magma adicional en el reservorio y expandiéndose rápidamente al inicio de la erupción, dos ingredientes esenciales para la erupción inesperada y altamente explosiva de los Colli Albani", explica Luca Caricchi, profesor de petrología y vulcanología en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, quien dirigió la investigación.
Estos resultados esclarecen el mecanismo de las erupciones de los Colli Albani y destacan la importancia de las técnicas avanzadas de imagen 3D en vulcanología. Este enfoque, aplicable a otros volcanes, permitirá comprender mejor el almacenamiento del magma y su desgasificación, además de reforzar la prevención de riesgos. La clasificación de las inclusiones magmáticas en seis tipos distintos, realizada en este estudio, también será una referencia valiosa para futuras investigaciones.