Fragmentation behavior of eruptive products of Popocatépetl volcano: an experimental contribution

Abstract

En este artículo se presenta un estudio experimental del comportamiento de fragmentación de muestras naturales del volcán Popocatépetl en un tubo de choque. Estos experimentos simulan explosiones Vulcanianas como las que han ocurrido en el volcán Popocatépetl desde su reactivación en 1994. Aquí detallamos el comportamiento de varios parámetros incluyendo la presión umbral de fragmentación, rapidez de fragmentación, velocidad de emisión y eficiencia de fragmentación. Nuestros resultados indican que la porosidad interconectada de la roca y la presión aplicada ejercen una fuerte influencia en el proceso de fragmentación. Los valores de la presión umbral de fragmentación que se presentan aquí proporcionan estimaciones cuantitativas de la sobrepresión requerida para generar una explosión en el volcán Popocatépetl. Así mismo, presentamos las primeras estimaciones de la rapidez de fragmentación a temperaturas magmáticas. La eficiencia de fragmentación de los piroclastos generados experimentalmente es evaluada a través de la teoría fractal de fragmentación y observamos que su granulometría puede ser influenciada significativamente por la composición y la textura de la matriz. La granulometría de depósitos de caía asociados a diferentes eventos explosivos del volcán Popocatépetl también muestran un comportamiento fractal, pero con dimensiones fractales mayores a las correspondientes a las partículas generadas experimentalmente, lo cual es consistente con la ocurrencia de procesos de fragmentación secundarios durante las erupciones. Finalmente, presentamos información extraída de señales elastoacústicas asociadas con los procesos de fragmentación. El análisis de los resultados experimentales que se presentan aquí son útiles para calibrar modelos eruptivos e interpretar datos de monitoreo de las erupciones de volcanes con composición intermedia y de este modo contribuyen al mejoramiento de la evaluación del peligro de estos riesgosos volcanes.