El volcán Etna: Riesgo volcánico y peligrosidad asociada

Por: Carlos Saban de la Portilla

Fig.-1. Visión del Volcán Etna desde el sur, en cuya falda se encuentra el hayedo más meridional de Europa.

El Etna es uno de los volcanes más importantes del mundo. No solo por su continua e importante actividad, sino que también pertenece a los llamados volcanes ricos, es decir, aquellos volcanes que por su situación en países del primer mundo, han sido estudiados y son vigilados y monitoreados con costoso instrumental.

El Etna es el mayor volcán de Europa. Es un estrato-volcán caracterizado por una altura de 3.300 m, un perímetro de casi 250 km y una superficie de casi 1500 km2.

La compleja estructura del volcán deriva de una larga historia de crecimiento iniciada hace casi 600.000 años, intercalando fases de destrucción y desmantelamientos de los relieves previamente construidos.

El volcán está situado en la sección noreste de la isla de Sicilia, entre las provincias de Catania y Messina. Es el monte más alto de toda Italia al sur de los Alpes y es el volcán más importante de la placa Euro-asiática. Su existencia fue conocida por todos los pueblos del mediterráneo y hay cientos de leyendas y nombres que se le han dado a lo largo de la historia.

Fig.-2. En esta foto de un satélite de la NASA podemos ver el volcán nevado y en erupción y si situación en la isla.

A la hora de analizar el riesgo y la peligrosidad de un volcán ante todo debemos identificar cuál es el comportamiento de dicho volcán a lo largo de la historia para determinar cuales son las áreas potencialmente susceptibles de sufrir daño en la peor de las circunstancias. El Etna tiene un historia de actividad inusualmente larga y tiene una gran importancia regional (es el volcán más importante fuera de la zona circumpacífica y el mayor emisor de SO2 del mundo).

El Etna a parte de las características geológicas y geoquímicas peculiares, es especial porque es uno de los pocos volcanes europeos que tienen planes de emergencia aceptados por todos los niveles administrativos, y eso en Italia es aún más sorprendente.

Muy cerca de la cumbre se encuentra el Valle del Buey, una amplia depresión (N-S: 5,5 km; E-W: 6,5 km) que se formó hace 5000 años en la vertiente E del volcán. El valle está abierto hacia el E, mientras que al W, N y S está bordeado por imponentes crestas que sobresalen cientos de metros aflorando productos de actividad precedentes del volcán.

La historia eruptiva del volcán puede dividirse en distintas fases:

Fase 1: Vulcanismo pre-etnéo/fase tholeiitica basal. (200-600 ka). Actividad efusiva de carácter tholeiitico, que se verifica dentro de un gran golfo (golfo pre-etnéo) cuyo fondo arcilloso está continuamente en elevación. La actividad fue esporádica, intermitente y no centralizada (fisural). Produjo pequeños centros eruptivos en la zona sudeste del volcán.

Fig.-3. Distribución de afloramientos de lavas pre-etnéas.

Fase 2: Antiguos centros alcalinos/sistemas de “le timpe”. (200-100 ka). En esta fase se verifica actividad efusiva y explosiva que produjeron un volcán basal en escudo que colmó casi completamente el antiguo golfo. La actividad se vuelve de carácter alcalino. Apenas quedan restos conservados de éste periodo.

Fase 3: Volcanes del Valle del Buey. (100-40 ka). Comienza una larga fase de construcción, caracterizada por la formación de varios edificios volcánicos que se superponen durante una migración del baricentro de actividad hacia el NW. El conjunto de fases de acreción llevó a la construcción del primer edificio volcánico imponente (3500 m) compuesto (fases explosivas y efusivas que se alternan en el tiempo).

Fig.-4 y 5. Localización espacial de la actividad volcánica durante las fases 2 y 3.

Fase 4: Mongibello. (>40ka). Se divide en antiguo (pre 14ka) y actual (post 14ka). Entre los dos se produjo un gran evento explosivo de formación de la caldera del Elíptico. El Mongibello (monte bello) representa aproximadamente el 90% del volumen del edificio actual. Produjo fases efusivas y elementos explosivos finales (benmoreitas y traquitas)

Fig.-6 y 7. Volcán actual y resumen de fases del volcán Etna.

Características de la actividad del Etna.

El Volcán Etna presenta actividad persistente en los cráteres de la cumbre, caracterizada por actividad de conducto constantemente abierto. Esta característica implica la existencia de un sistema de acumulación superficial en un estado de convección continua.

El magma fresco llega desde abajo, pierde gas disuelto y es reciclado hacia el sistema de diques que hay en la base de la cámara magmática. La actividad de los cráteres puede variar, y depende de la abundancia relativa entre magma fresco y rico en volátiles y el magma que ha perdido el gas. Hay 4 tipos de actividad:

1.- Pérdida de volátiles pasiva: El magma permanece en la base de los cráteres y el gas viene emitido de un modo no explosivo. La perdida de gas persistente emite una cantidad de volátiles mayor que la que correspondería con la cantidad de magma emitido, lo cual certifica un sistema de convección continuo.

2.- Actividad explosiva (de hawaiana a estromboliana): implica un aumento de la llegada de magma profundo. La necesidad de desprenderse del elevado contenido de volátiles genera la actividad explosiva, cuyas características dependen de la reología del magma que llega a la superficie. La llegada de magma fresco a la superficie puede dar lugar, además de a paroxismos, a fenómenos de desborde en los cráteres (erupciones terminales, muy raras) o a efusiones a la base del cráter (erupciones sub-terminales, más frecuentes).

3.- Erupciones laterales: Se verifican donde el volcán, bajo el empuje de deformación del magma fresco es ascenso, se fractura en los flancos, creando nuevos caminos para la migración del magma. El Etna tiende a romperse según algunas direcciones preferenciales, llamados rift, sistemas de debilidad ligados a la tectónica regional.

4.- Erupciones excéntricas: extremadamente raras. Drenan cuerpos magmáticos no conectados con el sistema normal de ascenso de magma a través de los conductos.

Fig.-8. Diferentes tipos de actividad en el Etna.

Debido a la existencia del parque natural del Etna, creado entre otras cosas para impedir el desarrollo urbanístico de los abundantes núcleos de población al rededor del Etna, la actividad volcánica de la cumbre no tiene excesivos peligros para la población, más allá de la emisión de cenizas que obliga a cerrar carreteras y el aeropuerto de Catania.

La actividad volcánica que produce más pérdidas económicas y humanas es consecuencia de las erupciones laterales. Dichas erupciones se producen en los rift de los flancos, que siguen 3 direcciones preferenciales (NE, ENE y S). Estas direcciones preferenciales coinciden con las direcciones de las fallas principales de todo el sur de Italia (120º formados entre ellas).

El porqué de esas direcciones preferenciales es debido a la conjunción de tectónica regional con la gravedad. El volcán se apoya sobre la cadena magrebide y sobre arcillas pleistocénicas plegadas en un plano inclinado. Dicha base hace que el volcán se desplace hacia el E todos los años alrededor de un metro.

Fig.-9. Situación geológica del Etna de N a S.

Fig.-10. Conjunción de las direcciones de esfuerzos compresivos con la acción de la gravedad. Este modelo explicaría las direcciones de rift y la forma del Valle del Buey.

Fig.-11 y 12. Mapas estructurales del volcán y de su contexto regional.

Riesgo volcánico asociado al Etna

Como hemos dicho anteriormente, la actividad persistente en los cráteres de le cima tiene un bajo riesgo asociado, mientras que son las erupciones fisurales las que tienen un alto riesgo asociado. Desde el 1600 a.C ha habido 60 erupciones laterales en 320 cráteres. El valor del riesgo está en constante aumento, tanto por la explosión demográfica y actividades turísticas, como porque el volcán en los últimos 350 años está en estado de máxima actividad (16 erupciones desde el 1971)[dato de finales de 2011]

La informaciones necesarias para calcular el riesgo son: conocimiento del uso del suelo (Valor Expuesto y Vulnerabilidad), mapas de fracturas eruptivas, mapas de coladas de lava históricas, conocimiento de formas geomorfológicas y las relaciones entre tectónica, estructura y dinámicas eruptivas: ¿ciclicidad?

El valor expuesto se cuantifica mediante los mapas de uso del suelo (Behncke et al. 2005). Las áreas vulnerables representan todos los sectores potencialmente expuestos a una colada de lava (1400 km2), de los cuales 154 km2 densamente poblados.

Si bien algunas de estas áreas habitadas están protegidas morfológicamente debido al relieve del terreno, muchas se encuentran cerca del rift S, es decir, están sujetas a alta susceptibilidad de invasión de coladas de lava.

Fig.-13 y 14. Zonas sujetas históricamente a coladas de lava y zonas protegidas por relieves de dichas coladas.

Los mapas de uso del suelo (Behncke et al. 2005) marcan como zonas de vulnerabilidad no solo las zonas urbanas, sino también zonas industriales, turísticas, infraestructuras, cultivos o parques. Complexivamente el valor expuesto ha crecido esponencialmente, por lo que muchas erupciones históricas que no produjeron daños si se repitiesen con las mismas características, generarían muchos daños.

Fig.-15. Mapas temáticos de la zona sujeta a actividad volcánica según: áreas urbanas, infraestructuras, edificios de servicios, acueductos y gaseoductos, zonas agrícolas y zonación del parque natural del Etna. (Behncke et al. 2005)

La vulnerabilidad es cercana al 100%, ya que las zonas invadidas por la lava sufren daños prácticamente totales e irreversibles (Fig.-16)

Fig.-16. Refugio turístico de Piano Provenzana antes y después de la erupción de 2002

La peligrosidad se determina en primer lugar a través de la realización de mapas de las fracturas eruptivas (Behncke et al. 2005). Las futuras erupciones pueden suceder en cualquier lugar, pero es mucho más probable que sucedan a lo largo de los 3 rift volcánicos (90% de las erupciones desde 1960) y a una distancia no mayor de 3 km desde la cima. Raramente ha habido erupciones por debajo de la cota 900.

Fig.-17. Mapa que representa la densidad de cráteres donde se puede observar los rift volcánicos. Pocos conos aislados se encuentran fuera de estas direcciones preferenciales.

El área estudiada puede dividirse en tres sectores con características diferentes, en función de frecuencia de erupciones y de diferencias sistemáticas y otros parámetros cuantitativos. Desde el 1600 el sector N ha tenido 30 erupciones (1 cada 13 años), el W 8 (1 cada 50 años) y el S 26 (1 cada 15 años).

Fig.-18. División del volcán en tres sectores.

Tabla 1. Parámetros de las erupciones del Etna desde 1600.

Combinando las informaciones volcanológicas (densidad de centros eruptivos, longitud de coladas, duración de las erupciones en cada sector, frecuencia de invasión por parte de coladas de lava) y las informaciones morfológicas, es posible realizar el mapa de peligrosidad y sobreponerlo al mapa de usos del territorio. Las seis zonas que podemos individuar están caracterizadas por un sucesivo descenso de la susceptibilidad a la invasión por parte de las coladas de lava, aunque el valor expuesto aumenta.

Fig.-19 y 20. Zonas de peligrosidad según Behncke et al. 2005 superpuestas a núcleos urbanos e infraestructuras. Hay que notar que la zona 3 abarca a una gran cantidad de núcleos urbanos, que ya han sido repetidamente arrasados en los últimos 4 siglos.

Fig.-21. Mapa de la susceptibilidad a la invasión de coladas de lava fuera del Parque

Natural del Etna. De más oscuro a más claro: susceptibilidad muy alta, alta, media, baja, muy baja. En gris zonas topográficamente protegidas. Fuente: Región Siciliana: Asesorato Territorio e Ambiente y Universidad de Messina, 2000.

Las coladas desde el 1600 han cubierto un área de 270 km2 (20% del área vulnerable), de los cuales el 9% y el 6% cubiertos respectivamente en los siglos XVII y XX, que son los periodos de

mayor actividad. En su conjunto has sido emitidos 6,5 km3 de magma.

Fig.-22. Gráfico acumulativo de las diferentes emisiones de magma

La identificación de las fluctuaciones y tendencias temporales en el estilo eruptivo es un instrumento indispensable para desarrollar modelos sobre la actividad futura del volcán. Imbo (1928) fue el primero que sugirió que la actividad del Etna era cíclica, con cada ciclo siendo compuesto por una alternancia de periodos con frecuentes erupciones laterales (inicio de ciclo) y periodos de actividad de cumbre (segunda parte del ciclo). Behncke y Neri (2003) han reconocido recientemente la existencia de 4 ciclos.

Fig.-23. Cuatro ciclos eruptivos según Behncke y Neri (2003)

El último ciclo de actividad, iniciada en 1865, ha sido dividido a su vez en cinco subciclos (C1-C5), cada uno de los cuales comienza con una fase inicial de relativa inactividad, seguida de una fase de actividad persistente en la cumbre y finalmente una fase de frecuentes erupciones laterales, la más energética de las cuales cierra el ciclo. Dicho subciclos duran de 21 a 42 años. El ratio eruptivo medio ha aumentado desde el 1950, aunque se mantiene la actividad.

El ciclo C5 comenzó en 1995, dos años después de la erupción de 1991-93, y ha culminado con las erupciones laterales de 2001, 2002-3, 2004-5 y 2006. Hoy en día los volúmenes de magma emitidos son cada vez mayores, y la duración de los ciclos es cada vez menor. No solo se han acelerado los tiempos del Etna, sino que también ha cambiado el quimismo de los magmas

eruptados, con la llegada de magmas más básicos y ricos en volátiles (la llamada crisis de identidad del Etna).

Fig.-24 Subciclos dentro del cuarto ciclo según Behncke y Neri (2003)

Fig.-25 Clasificación de erupciones en función de su magnitud.

Fig.-26 Comparación entre subciclos del cuarto ciclo.

Cada ciclo, como el C5 comenzado en el 1995, demuestra la tendencia de progresivo recargo del nuevos magmas (ricos en volátiles y básicos), y el sucesivo vaciado de la reservorio vaciado a través de una serie de erupciones laterales o excéntricas

Fig.-27. Sucesión de fases del Etna. Desde la quesciencia, hinchamiento de los flancos, fuerte actividad en la cumbre, inicio de erupciones laterales y deflación del volcán. Del 1993 al 2005.

Control de las coladas de lava

Una erupción efusiva produce una o más unidades de flujo, cada una de las cuales transporta la lava de la fuente hacia una cota más baja, y está típicamente compuesta por un interior dinámico y una costra externa, cuya deformación (frágil o dúctil) es el origen de la morfología de la colada de lava.

Un campo de lava es la suma de todos los flujos producidos por un centro eruptivo. Una unidad de flujo se enfría mientras avanza y tiende a solidificar, cambiando totalmente las propiedades reológicas y ralentizando el avance.

Un problema crucial es aquel de obtener modelos de flujo útiles a predecir entre otras cosas: dirección de avance, velocidad, distancia final recorrida y tiempo requerido hasta el enfriamiento. Dichos modelos de flujo necesitan información sobre:

1) la topografía2) una ecuación de estado que una densidad, presión y temperatura3) un balance de energía, masa y momento4) la viscosidad y las propiedades reológicas.

El cuarto punto es el más problemático, ya que no es nada claro el momento en el que se produce la transición entre fluido newtoniano y fluido de bingham. Debido a esto, los modelos de flujo son esencialmente de naturaleza empírica, basados en la observación de relaciones entre parámetros ya medidos.

Hay una larga tradición de desviar artificialmente las coladas de lava para que no afecte a una zona concreta. El problema es que desviar una colada para que no afectase a un pueblo podía producir que ésta al ser desviada afectase a otro pueblo, desencadenando enfrentamientos violentos, con varios muertos. Ya en el siglo XVII los españoles prohibieron expresamente el desvío de coladas de lava por éste motivo.

Hoy en día hay una gran cantidad de intervenciones para evitar que la lava destruya ciertas zonas de interés, desde barreras ortogonales, explosivos, terraplenes, obstrucción del canal de lava.

Fig.-28. Avance de la lava ralentizando durante un mes, 1991-92. Fig.-29. Márgenes de protección para defender una localidad turística. Fig.-30. Lava que sobrepasa un terraplén en Portella Calanna y baja hacia Zafferana.