Investigación magnética de la erupción volcánica en La Palma

Los investigadores Manuel Calvo, Eva Vernet y Ángel Carrancho (Universidad de Burgos), Josep María Parés (CENIEH), y Vicente Soler (IPNA) han realizado en La Palma una toma de muestras de colada de lava para estudiar en estas rocas cómo se produce la fijación del campo magnético terrestre.

Esta investigación, que emplea de forma privilegiada un material volcánico reciente y de características conocidas, permitirá mejorar la precisión en el estudio de muestras geológicas mucho más antiguas.

El lunes 19 de septiembre se cumplió el primer aniversario del inicio de la erupción volcánica en la isla de La Palma en la zona de Cabeza de Vaca. La erupción fue precedida por una intensa actividad sísmica y de deformación y se dio por finalizada el 13 de diciembre de 2021, 85 días después de su inicio.

El volumen total de material emitido se ha estimado en más de 200 millones de metros cúbicos y la superficie de las nuevas coladas en más de 12 km2. Las coladas han alcanzado en las inmediaciones del cono del volcán un espesor máximo de 70 metros y la erupción ha destruido un gran número de viviendas, afectando también a áreas de cultivo y carreteras.

Sin embargo, más allá de su impacto social y económico, la erupción en La Palma constituye también un laboratorio natural que proporciona una oportunidad única para ampliar nuestro conocimiento sobre los procesos que tienen lugar en el interior de la Tierra.

En este caso, aparte de mejorar nuestra comprensión del propio fenómeno volcánico, se pretende analizar los materiales emitidos por la erupción volcánica para extraer información de interés sobre el campo magnético terrestre. Esto es posible, porque los materiales rocosos volcánicos son capaces de registrar la dirección y, en cierta medida, también la intensidad del campo magnético ambiental durante su enfriamiento.

Este registro magnético queda grabado en las rocas de forma estable y puede perdurar incluso cientos o miles de millones de años. El análisis de este magnetismo remanente es el objeto de estudio del paleomagnetismo.

Para establecer la fiabilidad de las determinaciones paleomagnéticas, sobre todo en lo que respecta a la recuperación de la intensidad del campo magnético grabado, es muy importante calibrar en qué medida la señal registrada en los materiales volcánicos se corresponde con el campo ambiental. Para ello es necesario conocer las condiciones, dirección y magnitud del campo magnético ambiental, temperaturas alcanzadas, velocidad de enfriamiento, etc. en las cuales se emitieron y enfriaron las rocas.

Esto se cumple de forma excepcional en los materiales volcánicos producto de la erupción de 2021 en La Palma, al contrario de lo que ocurre con los materiales que habitualmente son objeto de estudio paleomagnético.

Por todo ello, durante la erupción se realizó un muestreo preliminar de lavas y lapilli (material expulsado por la erupción de diámetro variable entre 2 y 64 mm) para obtener información acerca de sus propiedades magnéticas. En este trabajo de investigación, en el que han participado el CENIEH, el laboratorio de paleomagnetismo de la Universidad de Burgos y el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA) del CSIC, se han realizado diversos experimentos enfocados a determinar la mineralogía magnética de las muestras analizadas y reconocer sus propiedades magnéticas y termomagnéticas de cara a futuros experimentos paleomagnéticos.

Las observaciones destacan la presencia de titanomagnetitas (un mineral que contiene óxidos de titanio y hierro) especialmente ricas en titanio tanto en material procedente de coladas como en lapilli y, en algunos casos, de hematites. El trabajo se ha desarrollado de forma conjunta en los laboratorios de paleomagnetismo del CENIEH y la UBU con la participación de investigadores de ambos centros y del IPNA (Josep M. Parés, Eva Vernet, Manuel Calvo, Vicente Soler, María Felicidad Bógalo y Ana Álvaro) y ha dado lugar a un artículo en la revista Geoscience (Rock Magnetism of Lapilli and Lava Flows from Cumbre Vieja Volcano, 2021 Eruption (La Palma, Canary Islands): Initial Reports). Se trata del primer estudio que presenta resultados sobre la mineralogía magnética de los materiales de la erupción de La Palma de 2021.

A partir de los resultados obtenidos en este estudio preliminar, en la segunda semana de septiembre de 2022 se realizó una nueva campaña de muestreo en la isla de La Palma, en la que participaron los investigadores Manuel Calvo, Eva Vernet y Ángel Carrancho (Universidad de Burgos), Josep María Parés (CENIEH), y Vicente Soler (IPNA).

La reciente apertura de la carretera entre las localidades de La Laguna y Las Norias, que atraviesa la zona sepultada por la erupción, nos ha permitido acceder a cortes frescos de coladas que proporcionan condiciones inmejorables para el tipo de estudios que se pretende desarrollar.

El objetivo principal de este nuevo estudio es determinar con qué fidelidad el registro paleomagnético grabado en las coladas reproduce el campo magnético ambiental en el momento de su formación. Se pretende estudiar, por ejemplo, cómo se relaciona la fidelidad del registro con la posición de las muestras en la colada, lo cual influye en su velocidad de enfriamiento o si se producen distorsiones en la magnetización debidas al propio material.

Para ello, se han tomado muestras en un perfil a través de una colada completa, desde su base hasta el techo, con una resolución de muestreo de pocos centímetros. También se han realizado medidas de temperatura y del campo magnético ambiental en la zona.

La respuesta a los problemas planteados se obtendrá a partir de experimentos paleomagnéticos y de paleointensidad, que permiten determinar la dirección y magnitud de la magnetización y su relación con la dirección y magnitud del campo magnético ambiental. Estos experimentos se realizarán en los laboratorios de paleomagnetismo de la UBU y el CENIEH. ​

Además, se han recogido en edificios fuertemente afectados por la erupción, muestras de la zona de contacto de las coladas con ciertos materiales de construcción, como baldosas cerámicas, lo cual nos permitirá extraer conclusiones sobre las temperaturas alcanzadas y la capacidad de estos materiales para registrar el campo magnético ambiental de forma fidedigna.

Por otra parte, también se han recogido muestras de las diferentes emisiones de ceniza volcánica ocurridas a lo largo de los tres meses de la erupción. El contexto y la información disponible sobre la erupción de Cumbre Vieja de 2021 constituyen una oportunidad excepcional para adquirir conocimiento adicional sobre las perspectivas de desarrollo y las limitaciones en los estudios paleomagnéticos y de paleointensidad.