Los gases volcánicos

Los volcanes se construyen y crecen por la acumulación de materiales alrededor de una fuente de emisión, ya sean materiales fragmentados conocidos como piroclastos, o bien lavas. La forma en que salen estos materiales puede ser efusiva cuando se presentan flujos de lava o bien por medio de explosiones de diferente intensidad que fragmentan las rocas de los conductos volcánicos o al magma (roca fundida a profundidad y que al salir a la superficie se llama lava).

Las explosiones volcánicas resultan del aumento súbito de volumen de los gases que se separan de los magmas cuando éstos ascienden a través de los conductos de un sistema volcánico. Las erupciones volcánicas explosivas son gobernadas principalmente por los gases disueltos en el magma y la forma en que estos gases son separados del magma (exsolución) y liberados desde la cámara o reservorio magmático.

Existe una amplia variedad de gases volcánicos contenidos en los magmas. Entre los más abundantes están el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2) y el dióxido de azufre (SO2).

La presencia de los gases volcánicos y su concentración es muy importante de ser medida desde antes que comience una erupción ya sea con métodos directos como los que aplica el Dr. Yuri Tarán Sobol o métodos indirectos como los que utiliza el Dr. Hugo Delgado Granados, ambos del Departamento de Vulcanología del Instituto de Geofísica de la U.N.A.M.

Importancia de medir los gases volcánicos

La magnitud y estilo de una erupción volcánica depende de la cantidad de gases que contiene el magma, la temperatura de éste, su viscosidad y contenido de cristales antes de la erupción.

La exsolución es el resultado de cambios físicos en el sistema volcánico como la convección del magma dentro de la cámara (movimientos del magma debido a diferencias de temperatura y densidad), cristalización del mismo (los cristales se forman al enfriarse el magma), intrusión de nuevos cuerpos de magma, ascenso del magma, etc. Estos cambios, aunados a modificaciones en el sistema de conductos afectan el flujo de gases hacia la superficie.

Algunos factores que producen diferencias en la desgasificación del magma y restricciones al flujo de gases por los conductos, pueden identificarse mediante la medición rutinaria de la emisión de gases.

Una exsolución rápida de gases o bien, cambios súbitos en las condiciones de flujo a través de los conductos pueden ocasionar descompresión del sistema magmático que puede derivar en eventos explosivos de diferentes magnitudes. Por ello, con el fin de diagnosticar las condiciones imperantes dentro del edificio volcánico, es importante realizar el monitoreo de la emisión de gases.

Medición remota de gases

Las emisiones de SO2 son las únicas que se miden de manera rutinaria mediante una metodología estandarizada que usa un instrumento de medición remota: el espectrómetro de correlación o COSPEC.

La medición remota del flujo de CO2 y H2O no ha sido alcanzada satisfactoriamente debido fundamentalmente a que ambos son gases muy abundantes en la atmósfera y su medición en forma remota es imposibilitada por este y otros factores. No obstante, recientemente se ha diseñado una metodología para la medición del flujo de CO2 mediante la utilización de un analizador infrarrojo de gases.

Medición remota de la emisión de gases en México

En México se ha utilizado el COSPEC desde 1984 para medir el flujo de SO2 del Volcán de Fuego de Colima, y desde febrero de 1994 se ha utilizado para monitorear la actividad del volcán Popocatépetl. Adicionalmente, a partir de 1997 se han comenzado a medir las emisiones de SO2 en otros volcanes tales como Tacaná, Pico de Orizaba, Las Derrumbadas, San Martín Tuxtla, Iztaccíhuatl, Nevado de Toluca, Jocotitlán, Ceboruco, San Juan, Sangangüey y otros.

La medición del flujo de SO2 en los volcanes mexicanos es pues, una necesidad importante para cada uno de los volcanes y zonas volcánicamente activas de México (Tres Vírgenes, Ceboruco, San Juan, Tepetiltic, Sangangüey, Evermann, Bárcena, Nevado de Toluca, Jocotitlán, Iztaccíhuatl, La Malinche, Citlaltépetl, Las Derrumbadas, San Martín, El Chichón, Tacaná, La Primavera, entre otros).

La medición de flujo de SO2 en los volcanes activos de México debe ser una práctica común y rutinaria con el fin de caracterizar el nivel de las emisiones de cada uno de estos volcanes y construir una base de datos confiable para cada volcán en particular y para todos los volcanes mexicanos en general. El conocimiento de los valores de fondo de los volcanes en estado no eruptivo puede permitir la identificación del incremento de actividad de un volcán en particular y documentar de manera firme la proximidad de un evento eruptivo.

El monitoreo de gases del volcán Popocatépetl es llevado a cabo conjuntamente por el Instituto de Geofísica y el Centro Nacional de Prevención de Desastres. El Dr. Hugo Delgado Granados del Instituto de Geofísica es quien ha establecido el monitoreo remoto de gases en forma rutinaria en compañía de personal del CENAPRED como el Ing. Lucio Cárdenas González y varias personas del instituto como Noé Piedad Sánchez, Beatriz Oropeza Villalobos, Isaac Abimelex Farraz, Patricia Julio Miranda, Esther Romero Terán, Carlos Linares López y Miguel Angel Alatorre Ibargüengoitia.

Monitoreo de la emisión de gases en suelos

La medición de gases en suelos es una práctica común en algunas zonas volcánicas. La medición del flujo de CO2 de suelos en zonas volcánicas permite conocer la emisión de este gas a través de zonas profundas hacia la superficie. Sin embargo, debido a que este gas es abundante en la naturaleza, se deben realizar mediciones con equipos sensibles para poder determinar las variaciones de concentración de CO2 por encima de los valores de fondo debidos a la actividad orgánica.

Adicionalmente, en zonas volcánicamente activas como el Campo Volcánico de Chichinautzin y el Campo Volcánico de Michoacán-Guanajuato, donde existe la posibilidad de nacimiento de volcanes, el monitoreo de gases se debe llevar a cabo mediante la caracterización de emisiones de CO2 del suelo en primera instancia y en caso de presentarse reportes de posibles indicios de volcanismo, realizar mediciones de flujo de CO2 que permitan comparar valores con los valores de fondo medidos y así determinar si lo observado corresponde a actividad magmática o a otro tipo de procesos.