nuevos antecedentes sobre la desgasificación y

TOMO 2 - Volcanismo y Magmatismo
NUEVOS ANTECEDENTES SOBRE LA DESGASIFICACIÓN Y
SISMICIDAD ASOCIADOS A LA ACTIVIDAD MAGMÁTICA DE
LOS VOLCANES LLAIMA Y VILLARRICA
José L. Palma1, Daniel A. Basualto2, Álvaro M. Amigo3 Isabel A. Ramos4
1
Departament of Earth Sciences, The Open University, Milton Keynes, England.
[email protected]
2
Observatorio Volcanológico Andes del Sur, SERNAGEOMIN, Temuco, Chile.
[email protected]
3
Department of Earth Sciences, University of Bristol, Bristol, England.
[email protected]
4
Centro de Modelamiento Matemático, Universidad de Chile, Santiago, Chile
[email protected]
INTRODUCCIÓN
Los volcanes Llaima (38.69°S, 71.73°W, 3.123 m.s.n.m.) y Villarrica (39.42°S, 71.93°W,
2847 m.s.n.m.) son dos estratovolcanes Pleistoceno-Holocenos activos del segmento central de la
Zona Volcánica Sur de la Cordillera de los Andes (Muñoz and Stern, 1988). Conformados
principalmente por lavas y piroclastos de composiciones basálticas a andesíticas (Moreno et al.
1994), ambos registran erupciones históricas, sismicidad predominada por tremor volcánico, y una
permanente emisión de gases desde sus cráteres.
Este trabajo presenta nuevos antecedentes acerca de la actividad de los volcanes Llaima y
Villarrica. Estos involucran datos de flujo de SO2 y magnitud sísmica de ambos volcanes en distintos
períodos entre 2000 y 2006, y su correlación con la actividad del lago de lava del volcán Villarrica.
METODOLOGÍA
Para el cálculo de la concentración de SO2, se utilizaron tres espectrómetros de luz ultravioleta
(EUV) diseñados recientemente para el estudio de plumas volcánicas. Estos son conocidos en la
literatura como mini-DOAS y FLYSPEC, respectivamente (Galle et al. 2002, Horton et al. 2005).
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XI CONGRESO GEOLOGICO CHILENO
Este tipo de sensores remotos se basa en la tecnología de espectrometría de correlación (COSPEC)
utilizada desde hace más de 30 años para el cálculo de las emisiones de SO2 en volcanes activos
(Stoiber et al. 1983). Sin embargo, los nuevos EUV son mas pequeños, livianos, baratos, fáciles de
modificar y automatizar para tareas específicas.
Nuevas mediciones de SO2 se llevaron a cabo en el volcán Llaima el 10 y 11 de febrero de
2006, mientras que para el volcán Villarrica, se efectuaron durante diciembre-enero 2005 y enerofebrero 2006. El flujo total de SO2 se obtuvo realizando transectas en vehículo y a pie (Stoiber et al.
1983). La velocidad del viento, para el caso del volcán Llaima, fue calculada mediante la correlación
de dos concentraciones medidas por dos EUV separados 110.5 m. en el eje de dispersión de la
pluma (Williams-Jones et al. 2006). Para el caso del volcán Villarrica se interpolaron valores del
campo de vientos generado gracias al reanálisis meteorológico realizado con la “NOAA-CIRES
Climate Diagnostics Center, Boulder, Colorado, USA” (disponible en http://www.cdc.noaa.gov/).
Para determinar los niveles de sismicidad, se utilizaron las estaciones sísmicas LLAI (Llaima,
9.7 km. al S del cráter) y VNVI (Villarrica, 3.7 km. al NW del cráter), las que forman parte de la red
de vigilancia del Observatorio Volcanológico de los Andes del Sur (OVDAS-SERNAGEOMIN),
cuyo fin es monitorear la actividad de los volcanes de la IX y X regiones. Estas estaciones sísmicas
contienen sensores de una componente y período corto de 1Hz, tipo L4C. Para los distintos períodos
de estudio se calculó la magnitud sísmica como unidades RSAM (Endo and Murray, 1991).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los períodos considerados en este estudio son: febrero-marzo 2000, enero-febrero 2001,
febrero 2003, enero 2005 y enero-febrero 2006. Los resultados muestran una buena correlación
entre el flujo de gas emitido y la energía sísmica para el volcán Villarrica (Tabla 1). La escasez de
datos no permite asegurar lo mismo para el volcán Llaima. Sin embargo, ambos volcanes presentan
similares rangos en el flujo de SO2, en general, menor a 1000 t/d, aunque variando según el nivel de
actividad que presente cada uno (Tabla 1).
La sismicidad de los volcanes Llaima y Villarrica está caracterizada por un continuo tremor
volcánico, la principal fuente de energía sísmica registrada como RSAM. Observaciones realizadas
en el cráter del volcán Villarrica permiten asociar de manera directa la actividad estromboliana con
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TOMO 2 - Volcanismo y Magmatismo
la variación en amplitud (y en ocasiones también en frecuencia) del tremor sísmico. Esta actividad se
debe a la ascensión de burbujas de gas y su ruptura en la superficie del lago de lava. Además de la
distinta magnitud de los eventos, se pudieron caracterizar varios tipos de emisiones de gas y piroclastos:
explosiones de corta duración que arrojan grandes (>20cm) trozos de lava hacia las paredes del
cráter; episodios del tipo gas-pistón que suben el nivel del lago de lava entre 2-10 m. e incrementan
la intensidad de la ruptura de pequeñas burbujas en la superficie; energéticas eyecciones de gas
acompañadas de ceniza; fuertes explosiones que pueden arrojar bombas más de 50 m. de altura
sobre el fondo del cráter; etc. Se ha podido reconocer la mayoría de estas manifestaciones en el
registro sísmico de la estación VNVI. El tremor sísmico del volcán Llaima es similar en características
al del volcán Villarrica. Además, observaciones desde las inmediaciones del volcán Llaima, así como
también por montañistas que han llegado a su cumbre, dan cuenta de un sistema magmático con un
conducto abierto a la atmósfera (al menos temporalmente). Los valores RSAM y de flujo de SO2
obtenidos (Tabla 1), evidencian la similitud en actividad de estos dos volcanes.
Llaima
RSAM
Villarrica
Flujo de SO2
RSAM
[t/dia]
2000
Flujo de SO2
[t/dia]
9.1
min
promedio
max
-
-
-
14.8
min
promedio
max
153
296
694
2001
23.9
-
-
-
22.2
118
475
732
2003
77.3
216
631
1097
15.1
190*
319
518*
2005
23
-
-
-
28
630
890
1299
2006
6.2
30
47
63
10
78*
192
343*
(* mínimos y máximos de perfiles individuales, a diferencia del promedio diario en otros casos)
Tabla 1. Valores de energía sísmica (RSAM) y flujo de SO2 obtenidos en distintos períodos entre 2000-2006 para
los volcanes Llaima y Villarrica. Los valores de flujo de SO2 durante 2000-2001 y 2003 fueron extraídos de Witter
et al. (2004) y Mather et al. (2004), respectivamente.
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XI CONGRESO GEOLOGICO CHILENO
CONCLUSIONES
El sistema abierto del volcán Villarrica permite una desgasificación eficiente de su reservorio
magmático favorecida por la convección de magma a nivel de su conducto y cámara. Observaciones
de la actividad en el cráter y similitud en el registro sísmico del volcán Llaima permiten estimar una
actividad muy similar a la de su vecino, el volcán Villarrica. Este estilo de desgasificación permanente
con un lago de lava a nivel superficial (sólo algunos metros bajo el borde del cráter), estará asociado
a una frecuente oscilación de la actividad observada en superficie. La buena correlación entre el
tremor sísmico y la actividad estromboliana del volcán Villarrica prueba la importancia del cálculo de
RSAM como parámetro de monitoreo.
Los resultados de este trabajo permiten asociar el nivel base (normal) de energía sísmica del
volcán Villarrica, estimado entre 10-20 unidades RSAM, con un nivel base para la desgasificación
del sistema magmático, estimado como flujo de SO2 entre 200-500 t/d.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo está patrocinado y auspiciado por el Servicio Nacional de Geología y minería
SERNAGEOMIN, y por el Programa de Riesgo Volcánico. Contó también con la colaboración de
las universidades The Open University y The University of Bristo.
REFERENCIAS
-Endo, T.E., Murray, T., 1991. Real-time Seismic Amplitude Measurement (RSAM): A volcano monitoring and
prediction tool. Bull. Volcanol. 53, 533-545.
-Galle B., Oppenheimer C., Geyer A., McGonigle AJS, Edmonds M., Horrocks L. 2002. A miniaturized ultraviolet
spectrometer for remote sensing of SO2 fluxes: a new tool for volcano surveillance. J Volcanol Geotherm
Res 119:241–254.
-Horton KA, Williams-Jones G, Garbeil H, Mouginis-Mark P, Porter JN, Elias T, Sutton AJ (2005) Real-time
measurement of volcanic SO2 emissions: validation of a new UV correlation spectrometer. Bull Volcanol,
vol. 68, issue 4, p.323-327.
-Moreno,H.; Clavero,J.;Lara,L. 1994a. Actividad explosiva postglaciar del Volcán Villarrica , Andes del Sur. Congreso
Geológico Chileno, Nº 7, Actas, p. 329-333, Concepción,Chile.
-Muñoz, J.; Stern, C.R. 1988. The Quaternary volcanic belt of the southern continental margin of South America:
transverse structural and petrochemical variations across the segment between 38º S and 39ºS. Journal
of South America Earth Sciences, Vol. 1, p. 147-161.
-Mather, T. A., V. I. Tsanev, D.M. Pyle, A. J. S. McGonigle, C. Oppenheimer, and A. G. Allen (2004), Characterization
and evolution of tropospheric plumes from Lascar and Villarrica volcanoes, Chile, J. Geophys. Res., 109,
D21303, doi:10.1029/2004JD004934.
-Stoiber RE, Malinconico LL,Williams SN. 1983. Use of the correlation spectrometer at volcanoes. In: Tazieff H,
Sabroux JC (eds) Forecasting volcanic events. Elsevier, Amsterdam, pp 425–444.
-William-Jones G., Horton K., Elias T., Garbeil H., Mouginis-Mark P., Sutton A.J., Harris A. 2006. Accurately
measuring volcanic plume velocity with multiple UV spectrometers. Bull Volcanol vol. 68, p. 328-332.
-Witter, J. B., V. C. Kress, P. Delmelle, and J. Stix (2004), Volatile degassing, petrology, and magma dynamics of the
Villarrica Lava Lake, southern Chile, J. Volcanol. Geotherm. Res., 134, 303–337.
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