Volcán Tambora (Indonesia) en 1815: La erupción más grande de la historia y sus consecuencias

Volcán Tambora (Indonesia) en 1815: La erupción más grande de la historia y sus consecuencias

Curso de Volcanología Física, Otoño 2014 Profesor Ángelo Castruccio Autor: Camilo Vergara Junio de 2014

Contenido Introducción ........................................................................................................................................ 3 Marco geológico y actividad previa .................................................................................................... 4 La erupción de 1815 ............................................................................................................................ 6 Depósitos y evolución (Basado en Sigurdsson y Carey, 1989) ............................................................ 7 Primera fase: Caída de tefra ............................................................................................................ 7 Segunda etapa: flujos, oleadas y depósitos co-ignimbríticos ......................................................... 9 Consecuencias ................................................................................................................................... 11 Efectos climáticos: El año sin verano ............................................................................................ 11 Resumen y conclusiones ................................................................................................................... 13 Referencias ........................................................................................................................................ 13 Índice de Figuras Figura 1. ............................................................................................................................................... 4 Figura 2. ............................................................................................................................................... 5 Figura 3 ................................................................................................................................................ 6 Figura 4 ................................................................................................................................................ 7 Figura 5. ............................................................................................................................................... 8 Figura 6 ................................................................................................................................................ 9 Figura 7 .............................................................................................................................................. 10 Figura 8 .............................................................................................................................................. 11 Figura 9 .............................................................................................................................................. 12

Introducción La erupción del Volcán Tambora, ubicado en la isla de Sumbawa (Indonesia), acaecida en abril de 1815, es el evento volcánico más grande de la historia moderna. Su masa eruptada se ha estimado en cerca de 50 km3 DRE (roca densa), de la cual el 97% habría sido emitida como flujos piroclásticos y phoenix clouds (depósitos co-ignimbríticos). Además, tuvo una fase plineana con una columna de 43 km de altura, la más alta en casi dos mil años (superada por el Taupo (>50km), Nueva Zelanda, en 181d.C.) (Carey y Sigurdsson, 1989). Además su VEI=7 y su magnitud de 7.1 reflejan sus proporciones bíblicas. Pese a su cercanía temporal, su ocurrencia previa a la época de la instrumentación científica ha obligado a los investigadores a recurrir a crónicas de la época, además de estudios volcanológicos de sus depósitos, para entender y reconstruir los procesos que marcaron la ocurrencia de este evento catastrófico. En 1811, las islas de Indonesia cayeron bajo el control de Gran Bretaña, siendo nombrado como gobernador el teniente Sir Stamford Raffles, un hombre muy interesado en la cultura y la historia natural del archipiélago. Mucho de lo que se sabe de la erupción y de su actividad previa se ha obtenido de su libro “History of Java” (Raffles 1817), y sus memorias (Raffles, 1830). Además de ser la más voluminosa es también la erupción que ha causado más pérdidas humanas, que algunos autores como de Jong Boers (1996), han cifrado en más de 117,000, producidas por los flujos piroclásticos, caídas de ceniza, hambruna y enfermedades. Se reportaron caídas de ceniza a 1300 km de distancia del cráter, y el ruido provocado por las explosiones se escuchó a más de 2600 km, sumiendo en la oscuridad el entorno del volcán durante dos días, en un radio de 600 km. Un hecho que hace importante el estudio de este evento es la gran cantidad de azufre que fue liberado a la atmósfera, llegando incluso a la estratósfera, formando una capa de aerosol que hizo descender las temperaturas globalmente. En los tres años subsecuentes, se registraron malas cosechas en Estados Unidos, Europa Occidental y China, causando lo que Post (1977) ha llamado “La última gran crisis de subsistencia en el mundo occidental”. En el presente trabajo se presentan los principales rasgos de la erupción, un modelo de su evolución, además de las consecuencias locales y globales que se le han atribuido. Tuve un sueño, que no fue un sueño. El sol se había extinguido y las estrellas vagaban a oscuras en el espacio eterno. Sin luz y sin rumbo, la helada tierra oscilaba ciega y negra en el cielo sin luna, Llegó el alba y se fue, Y llegó de nuevo, sin traer el día, Y el hombre olvidó sus pasiones en el abismo de su desolación.(...) Extracto de Darkness, Lord Byron (1816)

Marco geológico y actividad previa El Volcán Tambora, de la isla de Sumbawa, está ubicado en el arco Sunda, del archipiélago de Indonesia (Figura 1). Su emplazamiento está marcado por la subducción de la placa Indo-australiana bajo la placa Euro-asiática, con una tasa de convergencia hacia el norte estimada entre 7 y 7.8 cm/año (Sigurdsson and Carey, 1989), generando un arco de isla. Justo al este, la tectónica se hace más compleja, por un cambio en la naturaleza de la corteza subducida de oceánica a continental (plataforma continental Australiana, figura 1) generando un cese en el volcanismo en el norte de Timor hace unos 3Ma (Hutchinson 1982; Silver et al. 1983).

Figura 1Localización y marco geológico de la zona. Los círculos pequeños representan centros volcánicos. Al oeste, se emplza el arco Sunda, y al este la zona de colisión de la plataforma Australiana con la corteza oceánica de la placa Euro-Asiática. Tambora está marcado con una estrella. Modificado de Abrams y Sigurdsson, 2006.

En el tras-arco de Sunda, perfiles sísmicos han revelado la existencia de grandes cabalgamientos desde Lombok a Flores, y desde Alor a Romang. Estructuras desarrolladas Sumbawa muestran una deformación típica de antearco, como la depresión asociada a la fosa al sur, y más al norte alzamiento con cabalgamientos de paquetes sedimentarios. Algunos autores, como Silver et al. (1983), han planteado que ésta configuración se debe a la colisión continental al este, como una etapa incipiente de la inversión de la polaridad en el arco Banda. El Tambora es uno de los centros volcánicos mayores de Sumbawa, que reisran actividad desde al menos el Cuaternario. Estos volcanes han producido una amplia variedad de composiciones magmáticas; desde leucitas muy bajas en sílice y ricas en potasio, hasta andesitas calcoalcalinas con potasio moderado (Foden and Varne 1980). La presencia de rocas tan diferentes en un área de subducción de arco de isla no ha podido ser explicada del todo, y solo complicados modelos geoquímicos que consideran fuentes heterogéneas han logrado establecer conexiones entre los datos y la teoría (Foden and Varne 1980). Los productos del volcán Tambora se han dividido en tres grandes grupos composicionales, todos con nefelina normativa, i.e. subsaturdos en sílice, (Barberi et al. 1987): traquibasaltos

con alto MgO, traquibasaltos con bajo MgO y traquiandesitas, que fueron las emitidas durante la actividad de 1815. El volcán forma la península de Sanggar (figura 2), al en el flanco norte de Sumbawa. En la base, tiene 60 km de diámetro, y alcanza 2,850 msnm. Tiene un perfil morfológico típico de escudo, truncado en la parte superior por una gran caldera, formada en 1815, de unos 6 km de diámetro y 1,100 m de profundidad. En ella se ha formado un lago y en las paredes siguen activas numerosas fumarolas. Antes de la erupción, se ha estimado que la altura de Tambora superaba los 4000 m (Petroeschevsky 1949), siendo la cumbre más alta de Indonesia seguida por el volcán Rinjanj, en Lombok (3,726 msnm). En los flancos del volcán se observan veinte conos de escoria parásitos, de hasta 1000 m de altura. La mayoría de ellos han generado flujos de lava basálticos.

Figura 2: Área de emplazamiento del volcán Tambora. Está en la península de Sanggar, en la Isla de Sumbawa. Al oeste se encuentra la isla de Lombok. Tomado de Oppenheimer, 2003.

Existen pocos afloramientos de actividad previa a la erupción de 1815. En las paredes de la caldera se puede observar que el volcán está construido principalmente por flujos de lava, y los flujos piroclásticos solo aparecen en la gran erupción aquí estudiada (Barberi et al. 1987). Las rocas más antiguas se han obtenido en flujos del flanco NW, alcanzando edades K-Ar de 52,000 años (Barberi et al. 1983).

La erupción de 1815 El Monte Tambora era considerado extinto o incluso no volcánico hasta 1812, cuando comenzó a emitir fuertes ruidos y pequeñas caídas de ceniza. En esta etapa (hasta 1815) se considera que el volcán estuvo medianamente activo. El 5 de Abril de 1815 comenzó la etapa catastrófica de la erupción. El estudio volcanológico de los depósitos de 1815 hecho por Sigurdsson y Carey (1989), que coincide con los relatos de Raffles, permite distinguir dos fases eruptivas mayores: La primera que produjo cuatro depósitos de caída de tefra, y la segunda que generó grandes flujos piroclásticos, oleadas y caída de ceniza co-ignimbrítica. Depósitos de caída de ceniza de la primera fase se han encontrado en la península de Sanggar, en el centro y en el NW de Sumbawa, además de las islas al oeste del volcán, como Lombok, a más de 150 km (Figura 2). Una columna estratigráfica representativa de los depósitos de caída, descrita en Gambah, 25 km al oeste de la caldera, se muestra en la Figura 3 (Sigurdsson y Carey, 1989).

Figura 3: Estratigrafía piroclástica de los depósitos de 1815 en el flanco oeste del volcán Tambora, en Gambah, a 25 km de la caldera. Las fechas de la derecha muestran la temporalidad inferida basada en los reportes históricos. Sigurdsson and Carey, 1989

En gran parte del volcán, la fase de caída de tefra (unidades F1 a F4) está cubierta por gruesos depósitos de flujos piroclásticos y oleadas.

Depósitos y evolución (Basado en Sigurdsson y Carey, 1989) Primera fase: Caída de tefra Cuatro eventos produjeron depósitos de caída ampliamente distribuidos, que han sido encontrados al menos a 150 km al oeste de la caldera, en Lombok. El primer producto de la erupción de 1815 es la capa F1, con cenizas gruesas de color gris, distribuidas en el flanco oeste del volcán. Su espesor es variable, con un máximo de un metro. Esta capa presenta mala selección, con granulometría bimodal generada por la presencia de lapilli acrecional y fragmentos poco vesiculados, con bordes lisos. Por esto se dedujo que es de origen freatomagmático, donde el magma interactuó con los fluidos hidrotermales del volcán. El volumen de esta unidad es de 0.1 km3. La unidad F2 es un depósito de caída plineano, compuesto de pómez gris-verde pálido, con composición traquiandesítica. Se dispone sobre F1 y se distribuye ampliamente en el flanco oeste del volcán, con un espesor de 10-30cm. Se ha encontrado en las islas vecinas de Medang y Sumbawa Besar. Aparece por primera vez pómez tamaño lapilli, con piroclastos muy vesiculares y gradaciones de tamaño muy marcadas (gradación inversanormal). En promedio, los fragmentos son mucho más gruesos que en F1. La amplia distribución, además de sus características litológicas y granulométricas indica actividad plineana. Basados en modelos de dispersión de clastos aplicados a las isopletas del depósito, se ha estimado una columna de 33 km de altura (Figura 4), un poco más alta que la del Vesubio en el 79 d.C. El volumen emitido es de 1.2 km3, siendo ya un evento mayor, con una duración 40 km del cráter) los depósitos de flujo son reemplazados por la capa de caída de tefra F5. Es una capa de ceniza fina, que en zonas más distales se hace proporcionalmente más importante. Ésta sería el destino de los fragmentos más finos que se separaron de los flujos piroclásticos, formando la capa co-ignimbrítica (isópacas en la Figura 7).

La construcción de las isópacas de F5 se realizó con datos de núcleos oceánicos profundos de Neeb (1943), usados por Self et al. (1984). Éste último calculó un volumen total de esta unidad en 90 km3 de tefra (22 km3 DRE). Así, F5 representa un 92% de los depósitos totales de caída.

Figura 7: Isópacas de las “Phoenix clouds”, o depósitos co-ignimbríticos de 1815. Representan el material que se perdió de los flujos piroclásticos al hacer interacción con el agua de mar. Oppenheimer 2003.

La generación de F5 implica entonces el emplazamiento de grandes masas de flujos piroclásticos en el océano arededor del Tambora. Como se dijo antes, si entre el contacto con agua y la elutriación del vidrio los flujos pierden 40% de sus fragmentos finos, entonces se requiere una masa total DRE de al menos 50 km3 para generar una coignimbrita de 20 km3. La duración de la caída de las phoenix clouds fue de tres días. Durante este período, la isla Maedora, 500km al NW del volcán estuvo sumida en la oscuridad. Para esta etapa, se estima una tasa eruptiva de 5x108 kg/s, casi el doble que en F4. Cabe notar que este es el modelo más aceptado para la erupción, sin embargo otros autores como Self et al. En 1984 han propuesto una erupción con intercalaciones entre etapas de caída y de flujos. Estudios petrológicos muestran que la composición de todos los productos de la erupción son de composición traquiandesítica constante. El Tambora siguió emitiendo ruidos intermitentes hasta 1819. La fase paroxismal rápidamente drenó la cámara magmática, haciendo colapsar la cumbre y formando una caldera de 6 km de diámetro con más de 1 km de profundidad. Pasó de tener >4000 m de altura (Según Stothers, 1984, superaba los 4300 m) a 2850 m.

Consecuencias Efectos climáticos: El año sin verano El catastrófico evento del Tambora generó una capa de aerosol por el azufre liberado, que durante tres años disminuyó la radiación solar que llegaba a la superficie terrestre. La cantidad de azufre inyectada a la estratósfera por la erupción del Tambora ha sido estimada por variados métodos, incluyendo las concentraciones de sulfato en testigos de hielo polares (Figura 8), métodos petrólogicos en las cenizas, y análisis de fenómenos ópticos atmosféricos. Los resultados son variables, pero en promedio se estima que 60Tg de azufre se liberaron, seis veces más que el Pinatubo en 1991 (Read et al. 1993).

Figura 8: Concentración de sulfato en testifgos de hielo de (a) Siple Station, en la Antártida, y (b) Groenlandia Central, datados por variaciones estacionales en los isótopos de O. El peak ates del Tambora debe haber sido una erupción sub ecuatorial que eyectó a la atmósfera 25–30 Tg de azufre. El peak asociado al Tambora es el más grande de los últimos 500 años. Tomado de Dai et al. (1991)

Durante 1815, en Londres se observaron atardeceres muy coloreados y crepúsculos muy prolongados. En el año siguiente, 1816, en el NE de Estados Unidos se reportó una persistente “neblina seca” que no se dispersaba con el viento ni con la lluvia. En Nueva York, la neblina atenuó tanto la luz del sol que se pudieron ver manchas solares a simple

vista. Estos efectos habrían incluso inspirado al pintor J.M.W Turner, llamado “el pintor de la luz”, a crear sus obras maestras. El año 1816, que se conoce en la historia del clima como el “año sin verano”, Europa estaba destrozada por las guerras napoleónicas, que habían terminado en 1815 con la batalla de Waterloo y el exilio de Napoleón en la isla de Santa Elena. Los meteorólogos de aquel tiempo no relacionaron los efectos ópticos espectaculares con la erupción del Tambora. El comportamiento del clima fue realmente extraño y errático, y los cultivos se vieron gravemente afectados. En Estados Unidos los períodos de crecimiento de grano disminuyeron en tres meses. Se registraron constantes nevazones y heladas durante el mes de Julio (Post, 1977), generando la peor cosecha registrada hasta ese momento. En París se registraban en el mes de julio temperaturas medias inferiores en 3,5 grados a las normales de aquel mes y, en Agosto, estos valores eran casi 3 grados más bajos. En Barcelona el comportamiento errático hizo reducir al mínimo las donaciones a la iglesia, que han servido como registro histórico de las malas cosechas de la época (Figura 9).

Figura 9: Reconstrucción climática de las anomalías térmicas del verano de 1816 en Eusopa. Se observa que llegan a 3°C menos de lo normal. Tomado de Luterbacher et al., 2004.

La pérdida de cosechas, sumado a las bajas temperaturas generó una gran crisis social en el mundo occidental. Se sucedieron hambrunas, epidemias de cólera (Bengal 1816–17), y tifus como la de SE de Europa y al este del Mediterraneo entre 1816 y 1819. (Oppenheimer, 2003).

Resumen y conclusiones La erupción del Tambora en 1815 es la más grande y devastadora de la historia. Se emitieron 50km3 DRE de magma que mataron más de 71,000 personas en Sumbawa y Lombok. El evento eruptivo se puede dividir en dos fases; La primera que produjo cuatro depósitos de caída de tefra con columnas eruptivas plineanas de hasta 43 km de altura, y la segunda que generó grandes flujos piroclásticos, oleadas y caída de ceniza co-ignimbrítica, con la generación de una gran caldera de 6 km de diámetro y 1 km de profundidad. Más del 95% de la masa fue eyectada como flujos piroclásticos, de la cual el 40% se depositó como “phoenix clouds”. El evento liberó una cantidad tal de azufre a la atmósfera que generó una capa de aerosol que disminuyó el efecto solar sobre la tierra durante tres años, provocando un enfriamiento de hasta 3°C en Europa occidental y Estados Unidos. Como efectos asociados, se generaron hambrunas y epidemias de tifus y cólera a nivel cuasi global.

Referencias  



  

 

Stothers, R. 1984: The great Tambora eruption in 1815 and its aftermath. Science 224, 1191–98. Briffa, K.R. and Jones, P.D. 1992: The climate of Europe during the 1810s with special reference to 1816, in Harington, C.R., editor, The year without a summer? World climate in 1816. Ottawa: Canadian Museum of Nature, 372–91. Dai, J., Mosley-Thompson, E. and Thompson, L.G. 1991: Ice core evidence for an explosive tropical volcanic eruption 6 years preceding Tambora. Journal of Geophysical Research 96,17361–66. Carey, S and Sigurdsson, H. 1989: The intensity of plinian eruptions, Bulletin of Volcanology 51, 28–40. Haraldur Sigurdsson and Steven Carey, 1989: Plinian and co-ignimbrite tephra fall from the 1815 eruption of Tambora volcano Bull Volcanol (1989) 51:243-270 Luterbacher J, Dietrich D, Xoplaki E, Grosjean M, Wanner H. 2004. European seasonal and annual temperature variability, trends and extremes since 1500 A.D. Science 303: 1499– 1503. Post, J.D. 1977: The last great subsistence crisis in the Western World. Baltimore MD: The Johns Hopkins University Press, 240 pp. Stothers, R. 1984: The great Tambora eruption in 1815 and its aftermath. Science 224, 1191–98.