Volcanic processes and risk

Magmas are generated in four well-defined geodynamic settings: a) constructive plate margins, including mid-ocean ridges and back-ac basins; b) destructive plate margins, such as island arcs and active continental margins; c) oceanic intraplate areas, and d) continental intraplate areas. In mid-ocean ridges, intraoceanic island-arcs and oceanic islands, magmas can only be generated at the upper mantle due to the absence of continental crust. On the contrary, the crust can play an important role in continental settings. Additionally, the generation of magma in the upper mantle can be located in the asthenosphere and the lithosphere. The mechanisms of magma generation in each geodynamic setting is different. In constructive plate margins, the asthenosphere rises adiabatically and melts. In destructive margins, melting is linked to subduction. Finally, in continental intraplate areas melting is associated to extensional processes, which can be linked to various phenomena such as indentation, delamination or mantle plumes, as in the case of oceanic intraplate settings. The eruptive mode depends strongly on the magma composition, and more precisely of its temperature, viscosity and gas content. In general, basaltic magmas (characterised by SiO2 abundances between 45 to 52%, temperatures of 1.000-1.200 °C, viscosities of 10-102 Pa·s and low gas content) erupt in a quiet or moderately explosive way, producing hawaiian- or strombolian-type eruptions. On the other hand, acid magmas(with SiO2 higher than 53%, temperatures of 700-900 °C, viscosities between 106 and 108 Pa·s and high gas contents) are characterised by explosive, vulcanian- to plinian-type eruptions. At global scale, the volcanic eruptions and their associated phenomena are less frequent and involve less victims and damage than other natural disasters. According to the recent database by Witham (2005), from the 176 considered volcanoes and volcanic areas, only a half are related to more than one incident in the 20th century. Additionally, from the 491 eruptions produced in that period, about 50% resulted in deaths. Considering the type of materials erupted, pyroclastic density currents were the main death causes, followed by lahars, which are the main cause of injuring. On the contrary, lava flows and pyroclastic falls involved a relatively low number of deaths and injuries even though pyroclastic falls were responsible of a great number of people losing their homes or being evacuated. Since the eruptions of the volcanoes associated to subduction areas are in general of greater explosivity and therefore more dangerous than intraplate volcanoes, the regions where more deaths are linked to volcanic activity in the 20th century were the Caribbean, South and Central America, and SE Asia. Los magmas se generan en cuatro ambientes geodinámicos diferentes: a) en los márgenes de placa constructivos, en los que se incluyen las dorsales centro-oceánicas y las cuencas tras-arco; b) en los márgenes de placa destructivos, como los arcos-isla y los márgenes continentales activos; c) en zonas de intraplaca oceánica, y d) en zonas de intraplaca continental. En las dorsales, en los arcos-isla intraoceánicos y en las islas oceánicas los magmas sólo se pueden generar en el manto superior, ya que en estas áreas no existe corteza continental, pero en los márgenes continentales activos y en las áreas de intraplaca continental la corteza puede jugar un papel más o menos importante. A su vez, las dos zonas del manto superior en las que potencialmente se pueden originar magmas son la litosfera y la astenosfera. El mecanismo por el que se originan los magmas en cada uno de estos ambientes geodinámicos es diferente. En los márgenes de placa constructivos la astenosfera asciende adiabáticamente y funde. En los márgenes destructivos la generación de magmas está relacionada con la subducción. Finalmente, en áreas de intraplaca continental el magmatismo está asociado a fenómenos de extensión producidos por fenómenos tales como la indentación y la delaminación o bien está relacionado con plumas mantélicas, como ocurre en general en áreas de intraplaca oceánica. El tipo de erupción depende de la composición del magma, y sobre todo de su temperatura, viscosidad y contenido en gases. En general, los magmas basálticos (que tienen contenidos en SiO2 comprendidos entre 45 y 52%, temperaturas de 1.000-1.200 °C, viscosidades del orden de 10-102 Pa·s y baja abundancia de gases) extruyen de forma tranquila o moderadamente explosiva, dando lugar a erupciones de tipo hawaiano o estromboliano. Por el contrario, los magmas ácidos (que tienen contenidos en SiO2 superiores al 63%, temperaturas de 700 a 900 °C, viscosidades entre 106 y 108 Pa·s y elevado contenido en gases) y los traquítico-fonolíticos lo hacen de forma explosiva, generando erupciones de tipo vulcaniano y pliniano. A escala global las erupciones volcánicas y los fenómenos asociados son más infrecuentes y generan menos víctimas y daños que otros riesgos naturales. Según la información recopilada en la más reciente y completa base de datos (Witham, 2005), de los 176 volcanes/áreas volcánicas que se incluyen en la misma, más de la mitad han sido responsables de más de un incidente en el siglo XX, y de las 491 erupciones que han tenido lugar en este período de tiempo del orden del 50% han producido muertes. De los diferentes materiales emitidos, las coladas y oleadas piroclásticas fueron las principales causas de muerte, seguidas de los lahares, que a su vez fueron la principal causa de heridos. Por el contrario, las lavas y los piroclastos de caída generaron un número relativamente pequeño de muertes y heridos, si bien los piroclastos de caída fueron responsables del mayor número de personas que perdieron su casa y que tuvieron que ser evacuadas. Por otra parte, como las erupciones de los volcanes asociados a zonas de subducción son, en general, más explosivas y por ende más peligrosas que las de los volcanes de áreas de intraplaca, las regiones en las que más muertes se produjeron en el siglo XX fueron el Caribe, Sudamérica, América Central y el Sudeste asiático