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vulcanología

Accidentes volcánicos

fuente hidrotermal, también traducido a veces como respiradero hidrotermal o fumadera, fumadero o fumarola hidrotermal, es una grieta o fumarola en la superficie de un planeta del cual fluye agua geotermalmente caliente. Las fuentes hidrotermales se encuentran comúnmente en lugares que son volcánicamente activos donde el magma está relativamente cerca de la superficie del planeta. Las fuentes hidrotermales son abundantes en la Tierra porque es geológicamente activa y tiene cantidades grandes de agua en su superficie. Los tipos comunes de la tierra incluyen las aguas termales, las fumarolas y los géiseres. Relativo a las dimensiones del mar profundo, las áreas alrededor de las fuentes hidrotermales son biológicamente productivas, a menudo hospedando comunidades complejas alimentadas por los químicos disueltos en los fluidos que emite. Las arqueas quimiosintéticas conforman la base de esta cadena alimenticia, sosteniendo diversos organismos, incluyendo gusanos de tubo gigantes, almejas, y camarones.

Descubrimiento

Fueron descubiertas por primera vez en 1977 por un equipo de la Institución Oceanográfica de Woods Hole, a bordo de un submarino de tres personas que operaba a una profundidad de 2.400 m en el Océano Pacífico.¹

Características físicas

El agua que fluye de las fuentes hidrotermales del fondo océanico consiste sobre todo en agua de mar conducida dentro del sistema hidrotérmico cerca un volcán a través de fallas y de sedimentos porosos o estratos volcánicos, más un poco de agua magmática lanzada por la ascensión del magma. El agua emerge de una fuente hidrotermal a temperaturas que se extienden hasta los 400 °C, comparado con los 2 °C del agua oceánica circundante. La alta presión a estas profundidades amplía perceptiblemente la distancia en la cual el agua sigue siendo líquida, evitando así que esta hierva. El agua a una profundidad de 3.000 m y una temperatura de 407 °C essupercrítica. Sin embargo el aumento en salinidad empuja el agua a su punto crítico. Algunas fuentes hidrotermales forman chimeneas casi cilíndricas. Éstos se forman de los minerales que están disueltos en el fluido que emite. Cuando el agua sobrecalentada entra en contacto con la agua de mar casi congelada, los minerales se precipitan hacia afuera para formar las partículas que le agregan altura a las chimeneas. Algunas de estas chimeneas pueden alcanzar alturas de 60 m.

Las etapas iniciales de una chimenea de la fuente comienzan con la deposición del mineral anhidrita. Los sulfuros de cobre, hierro y cinc entonces se precipitan en los boquetes de la chimenea, haciéndola menos porosa con el tiempo. Se han registrado crecimientos de fuentes en el orden de los 30 cm al día. Las chimeneas que emiten una nubes negras se llaman “fumarolas negras”, nombrados para la tonalidad oscura de las partículas que emiten. Las fumarolas negras emiten típicamente partículas con altos niveles de sulfuros metálicos. Las fuentes que emiten minerales más ligeros también se han descubierto, y éstos se nombran “fumarolas blancas”. Son típicamente más bajas en temperatura que fumarolas negros, y al mismo tiempo son deficientes en sulfuro de hidrógeno, hierro y cobre, mientras que son ricos en cinc.

Comunidades biológicas

Tradicionalmente, la vida ha sido vista siempre dependiente de la energía proveniente del sol, pero los organismos de aguas profundas no tienen acceso a la luz solar, por lo que dependen de los nutrientes que se encuentran en los depósitos de polvo y productos químicos de los fluidos hidrotermales en el que viven. Antiguamente, los biólogos marinos suponían que organismos de las fuentes hidrotermales existían consumiendo la "lluvia" de detritus de los niveles superiores del océano. Esta teoría limitaba la vida submarina a la vida vegetal existente en la superficie, y por ende, haciéndola también dependiente de la luz solar. Si éste fuese el único mecanismo por el cual se obtienen los nutrientes y la energía necesaria para la existencia de vida en el fondo del mar, las formas de vida serían muy escasas. Sin embargo, se ha demostrado que en el fondo del mar circundante a las zonas de respiraderos hidrotermales la densidad de microorganismos es 10.000 a 100.000 veces mayor. Las comunidades hidrotermales son capaces de sostener esa enormes cantidad de organismos porque existen procariotas quimiosintéticos que aprovechan los compuestos minerales que existen en dicha área. El agua que sale de los respiraderos hidrotermales es rica en minerales disueltos, y es compatible con una gran población de procariotas autótrofos. Estos procariotas utilizan compuestos de azufre, en particular sulfuro de hidrógeno, un químico altamente tóxico para los organismos más conocidos, para producir materia orgánica mediante el proceso de quimiosíntesis.

El ecosistema existente es dependiente de los respiraderos hidrotermales como la fuente primaria de energía, que difiere de la vida de la mayoría de la superficie de la Tierra que se basa en la energía solar. Sin embargo, aunque a menudo se dice que estas comunidades existen independientes de sol, algunos de los organismos en realidad sí dependen de oxígeno producido por los organismos fotosintéticos. Otras formas de vida más simples son anaerobias.

Esquema del ecosistema a nivel de las fuentes hidrotermales.

Una especie de bacteria fototróficas se ha encontrado que vive cerca de una fumarola negra frente a las costas de México a una profundidad de 2.500 metros (8.200 pies). A esa profundidad, la luz del sol es incapaz de llegar. Estas bacterias, que forma parte de la familia Chlorobiaceae, utiliza el débil resplandor de la fumarola negra para la fotosíntesis. Este es el primer organismo descubierto en la naturaleza que tiene exclusivamente otra fuente luz que no sea la luz del sol para la fotosíntesis.²

Aunque la vida es muy escasa en estas profundidades, las fumarolas negras son el eje de los ecosistemas. La luz del sol es inexistente, por lo que muchos organismos –como arqueas y extremófilos– convierten el calor, el metano y los compuestos de azufre proporcionada por los fumadores negro en energía a través de un proceso llamado quimiosíntesis. Más formas de vida complejas, como las almejas y gusanos se alimentan de estos organismos. Los organismos de la base de la cadena alimentaria también depositan minerales en la base de la fumarola negra, por lo tanto completan el ciclo de vida.

Nuevas e inusuales especies son constantemente descubiertas en las zonas vecinas a las fumarolas negras. El gusano Pompeii fue encontrado en la década de 1980, además diferentes especies de gastrópodos, como por ejemplo el scaly-foot, el cual usa sulfuros de hierro (pirita y greigita) para la esclerita dérmica, en vez del carbonato calcio que usan el resto de especies de este género. La presión extrema de los 2500 metros de profundidad (aproximadamente 250 ATM) puede que juegue un rol fundamental en la estabilización del sulfuro de hierro para propósitos biológicos. Esta armadura sirve de defensa en contra de las rádulas de los caracoles predadores en dicha comunidad.

fumarola es una mezcla de gases y vapores que surgen por las grietas exteriores de un volcán (o sea en la superficie volcánica) a temperaturas altas. También se desprenden de las coladas de lava. Su composición varía según la temperatura a que son emitidas, de tal manera que este va cambiando a lo largo del "ciclo de vida" de una fumarola. Se distinguen los siguientes grupos:

Fumarolas terrestres

Fumarolas secas (o anhidras): son las que emite la lava en estado de fusión, en las proximidades del cráter. Su temperatura es superior a 500 °C y están compuestas principalmente por cloruros de sodio, potasio y anhídrido sulfuroso y carbónico, careciendo por completo de vapor de agua. También contienen, aunque en pequeñas proporciones, otros cloruros (de potasio, hierro, cobre, etc.), algunos fluoruros y a veces hidrocarburos que producen llamaradas.
Fumarolas ácidas (o clorhidrosulfurosas): no son tan calientes: se encuentran a temperaturas entre 300 °C y 400 °C. Esto porque emanan de la capa superficial de las coladas de lava. Contienen gran cantidad de vapor de agua, y proporciones menores de ácido clorhídrico y anhídrido sulfuroso.
Fumarolas alcalinas (o amoniacales): son relativamente más frías, alcanzando aproximadamente 100 °C. Constan sobre todo de vapor de agua con ácido sulfhídrico y cloruro amónico.
Fumarolas frías (o sulfhídricas): sólo alcanzan unas cuantas decenas de grados, consistiendo esencialmente de vapor de agua con un pequeño porcentaje de anhídrido carbónico y sulfuroso.

Fumarolas marinas

Fumarolas negras: son calientes, de hasta 400 °C, forman chimeneas de hasta 10 m de altura que arrojan hierro y sulfuro al océano.¹
Fumarolas blancas: estructuras pequeñas del suelo marino con emisiones no muy calientes, ácidas y con depósitos minerales.

intrusión es un cuerpo de roca ígnea que ha cristalizado desde el magma fundido bajo la superficie terrestre. Los cuerpos de magma que se solidifican subterráneamente antes de que emerjan a la superficie se llaman plutones, nombrados así por Plutón, el dios romano del inframundo. Correspondientemente, las rocas de este tipo son también conocidas como rocas plutónicas ígneas o rocas intrusivas ígneas, en contraste con las rocas extrusivas.

Tipos estructurales

Las rocas intrusivas existen en un amplio rango de formas, desde batolitos del tamaño de montañas hasta delgadosfilones fracturados de aplito. Las estructuras intrusivas se clasifican según tengan o no estratos paralelos ofoliaciones en la roca del cual surgen: si la intrusión es paralela, el cuerpo es concordante, mientras que si se corta a lo largo de la roca es discordante. Entre los tipos estructurales se incluyen:

batolitos: conjuntos de intrusiones discordantes irregulares.
diques: cuerpo tabular discordante relativamente angosto, a menudo con trazas verticales.
sills: cuerpo tabular concordante relativamente delgado intrusivo a lo largo de estratos.
cuellos volcánicos: cuerpo vertical con forma circular o de tubo que ha sido alimentada por un filón de roca volcánica.
lacolitos: cuerpos concordantes con la base esencialemente plana y de forma de domo en su superficie.
lopolitos: cuerpos concordantes con una punta relativamente plana y de base convexa como una cuchara.
facolitos: plutón concordante en forma de lente que ocupa la cresta de un anticlinal.