Volcán Calbuco: las interrogantes II – Primeros estudios y resultados obtenidos

Transcurrido el tiempo han comenzado a revelarse los primeros estudios realizados en torno a la erupción del Calbuco, los cuales fueron expuestos hace un par de meses en el XIV Congreso Geológico Chileno llevado a cabo en La Serena. Tuve acceso a algunos de ellos y son en los que me baso para esta entrada.  Como existen varios tópicos comunes entre los autores, haré un resumen libre con los principales aspectos mencionados para evitar redundancias, tratando de reflejar las ideas fundamentales plasmadas en los trabajos.

Actividad precursora:

Se verificó un aumento incipiente en la sismicidad a partir de febrero del 2015, al pasar de un promedio de menos de 1 sismo/día a aprox 1-2 sismos/día durante los días previos a la erupción. En el período 1 enero – 21 abril se registraron 147 eventos, 142 de tipo VT (volcano-tectónicos) y 5 LP (largo período).

El 22 de abril la actividad pre-eruptiva inicia a las 18:11 UTC (15:11 local) con un enjambre sísmico de 223 eventos VT durante 2 horas, con magnitudes menores a 2.5; a las 19:34 UTC comienza el registro de los primeros eventos LP seguidos de otros HB (híbridos), aumentando rápidamente sus parámetros alcanzando los 15654 cm2 de DR (desplazamiento reducido) 10 minutos antes del inicio de la erupción.

Por otra parte, no se detectó deformación previa, tanto en mediciones satelitales InSar, como en el inclinómetro electrónico instalado en las cercanías. Tampoco se registraron manifestaciones superficiales como fumarolas.

Sí se captó un unos 20 minutos antes de la erupción (20:45 GMT – 17:45 HL) por parte del satélite GOES-13, registrando valores cercanos a la saturación de los detectores del satélite.

En general se destaca un proceso de gran energía, pero no precedido por las señales usuales, como aumento significativo de la sismicidad en sus diferentes tipos o el registro de eventos VT con magnitudes iguales o mayores a 3.

Sismicidad 1 enero 2010 - 21 abril 2015 donde se destaca el aumento desde febrero de 2015, con promedio <2 eventos/día - Valderrama et al, 2015

Sismicidad 1 enero 2010 – 21 abril 2015 donde se destaca el aumento desde febrero de 2015, con promedio<2 eventos/día – Valderrama et al, 2015

Rasgos generales de la erupción:

Pulsos eruptivos: Se da cuenta de 3 pulsos eruptivos principales. El 1ero iniciado alrededor de las 18 HL el día 22 con una duración de 1 hora y media. El 2do y más importante de todos comenzó a las 01 HL y se prolongó por cerca de 6 hrs, mientras el 3ero, más pequeño, ocurrió pasadas las 13 HL del 30 de abril. Las alturas de la columna fueron de 15, 17 y 3 km aprox, respectivamente, siendo el último pulso descrito como posiblemente freatomagmático.

Estos antecedentes categorizan a la erupción como de tipo subpliniano, acorde a la historia geológica conocida del volcán Calbuco.

Sismicidad: El primer pulso estuvo acompañado de una intensa actividad sísmica, tras el cual el sistema tuvo una relajación a tal punto que volvió a valores cercanos al nivel de ruido (2um/s en estación Pescado); a las 00:20 UTC del día 23 (21:20 local del 22) aparecen señales HB similares a las previas al pulso inicial, con DR de 75 cm2, para dar paso a un tremor que alcanzó los 500 cm2 antes del segundo pulso. Durante este último se registró un importante aumento en los sismos VT llegando a una magnitud máxima de 3.3 para posteriormente ir declinando paulatinamente.

Sismicidad días 22 y 23 abril 2015. Las líneas representan los 2 primeros pulsos eruptivos. Hora GMT - Valderrama et al, 2015

Sismicidad días 22 y 23 abril 2015. Las líneas representan los 2 primeros pulsos eruptivos. Hora GMT – Valderrama et al, 2015

Composición química: Aunque con ciertas variaciones según los distintos resultados obtenidos, el material piroclástico analizado cae en el rango de las andesitas, con un contenido de entre 54% y 58% de sílice para los líticos, común para este volcán, aunque levemente mayor que en 1961. Como dato adicional, los vítreos fueron clasificados como dacíticos, con un 66% de sílice en la masa fundamental.

Estratigrafía y volumen expulsado: Fueron identificadas 4 capas de depositación de caída: 2 del primer pulso y 2 del segundo, principalmente hacia el NE del edificio volcánico. Se estimó que el volumen total emitido por ambos osciló entre los 0.28 y 0.38 km3 (0.16 en 1er pulso y 0.22 en el 2do para el caso mayor), correspondiendo al 47% y 53% del total, respectivamente. Se recalca también que el primer pulso presentó poca caída de piroclastos, a diferencia de la gran acumulación observada durante el segundo.

En cuanto a los PDC (conocidos generalmente como flujos piroclásticos), éstos sugieren un cambio en las condiciones eruptivas, fundamentalmente entre el primer y segundo pulso, además de diferentes dinámicas de flujo y probablemente distintos orígenes, incluso durante el segundo paroxismo.

En base a la variación en la proporción de vesículas en el material juvenil, unido a lo mencionado anteriormente, se plantean 3 hipótesis:

  • Apertura de un nuevo conducto que aportara gran cantidad de material lítico, junto a una despresurización acelerada del sistema
  • Ensanchamiento del conducto principal, que también explicaría el aporte lítico
  • Ruptura total/parcial de tapones de lava remanentes de ciclos eruptivos del siglo XX

Por el volumen involucrado y otras características se descarta la última opción. Los sobrevuelos no indicaron cambios importantes en las dimensiones del cráter principal, eliminándose la segunda alternativa. Sin embargo, sí se observó un nuevo centro de emisión a unos 600 mts al SSE del principal, cuya actividad al final del pulso principal explicaría los depósitos registrados.

Por último, se menciona que los productos emitidos son similares a los  de 1917, 1929 y 1961, siendo bastante probable que hayan participado en la erupción de abril de 2015.

Mecanismo gatillante de la erupción:

Se postula, dada la escasa actividad precursora, que el proceso involucrado sería el llamado “second boiling” (‘segunda ebullición’), que consiste, a grandes rasgos, en que el enfriamiento del magma almacenado bajo la superficie no es homogéneo, generando zonas más “líquidas” con gases disueltos, rodeadas de otras más “sólidas” al haberse enfriado más rápido. La disminución del volumen de éstas “encerrando” los gases provoca un aumento sostenido  de la presión que finalmente causa la liberación violenta de dichos gases iniciando una erupción. Existe otro proceso llamado “first boiling”, más conocido, que origina erupciones al aumentar la presión por la inyección de nuevo magma, como ocurre generalmente. El mecanismo sugerido para la erupción del Calbuco tiene una particularidad: en magmas intermedios-ácidos (como este caso) promueve la liberación violenta de los gases, mientras en magmas básicos (como el del Villarrica) tiene el efecto contrario, disminuyendo la presión, por lo que perfectamente es aplicable al presente caso.

Se busca determinar la influencia de otros factores como el espesor cortical, la tectónica regional del arco volcánico, la estructura local del basamento y la geometría interna del sistema alimentador. Una de las hipótesis, planteada como explicación preliminar, señala que este tipo de erupciones requeriría una combinación de factores, como canales de ascenso bien establecidos, en condiciones cercanas a la ruptura y capaces de ser activados sin un esfuerzo diferencial muy relevante (traducción: un camino sin mayor resistencia que es abierto con presiones no tan grandes como las que se pueden suponer necesarias para iniciar el proceso), junto a las propiedades químicas del magma que ayudarían a un rápido ascenso hacia la superficie.

Adicionalmente, el estudio microscópico de la tefra indica un cambio súbito de presión. La alta densidad de microlitos permite sugerir un almacenamiento del material durante un lapso de tiempo en una cámara magmática somera, que permitiera la cristalización.

Finalmente, las variaciones en el material juvenil dan cuenta de una posible mezcla magmática durante el segundo pulso, aunque no se clarifica si se refiere a un proceso ocurrido durante la emisión o en una cámara magmática previo a la erupción.

*Observaciones personales e interrogantes:

Se mantiene la idea de pocas señales previas, aunque me llama la atención que nunca se considere el sismo de magnitud 3.0 del 27 de mayo del 2014 como, tal vez, el primer evento precursor de la erupción de este año. Además, capta mi atención que los sismos HB previos al 1er pulso no se refieren en los REAV de Sernageomin, así como el evento principal acá supera los 15 mil cm2, en tanto que en los informes técnicos no llega a 6 mil ¿error de cita u omisión?

calbsismVT

Sismicidad Vn Calbuco desde Febrero 2012 a Marzo 2015. Se marca el evento VT de M 3.0 el 27 de Mayo de 2014 – Elaboración propia

De igual modo, es clara la contradicción entre los trabajos de Valderrama et al y Lara & Esperger, en cuanto al registro sísmico la tarde del 22 de abril. Mientras en el primero se habla de eventos VT desde las 15:11 local y LP pasadas las 16:30, el segundo comenta que los VT iniciaron pasadas las 16:30 y los LP media hora antes de la erupción.

Aunque no lo mencioné, en uno de los artículos se analiza el tema de la deflación registrada al oeste del volcán, la cual se establece se produjo posiblemente durante el primer día de la erupción y de manera rápida, siendo de 12 cm. El análisis de los datos sugiere una fuente ubicada a 5 km al SO del volcán, a una profundidad de 9.3 km, modelándose como una esfera de volumen cercano a los 0.045 km3, “en concordancia con un inclinómetro ubicado 4 km al oeste del volcán” (Río Pescado) según se declara. Todo lo que baja tuvo que subir alguna vez, pero no hay antecedentes de inflación (levantamiento) previo en la zona. Las hipótesis van desde que no se produjo hasta que los satélites no cubrieron bien el área por no ser de interés primordial. Sernageomin nunca incorpora dicha deflación en sus reportes posteriores, que si no fuera por las agencias nunca se hubiese conocido antes.

La detección del punto de calor previo al inicio del proceso eruptivo, puede deberse tal vez a liberación de gases calientes a través del conducto volcánico, quizás antes de que alcanzaran la atmósfera, pero aún así visibles al satélite.

La hipótesis del proceso gatillante, el “second boiling”, al parecer poco conocido, deja ciertas dudas: ¿cuánto tiempo requiere para reunir las condiciones necesarias para una erupción? ¿ocurre en paralelo a las otras erupciones trascendiendo en el tiempo? ¿significa que, independientemente del tiempo transcurrido desde la última erupción, el Calbuco entrará en actividad debido al enfriamiento de su magma? La sugerencia del almacenamiento somero del material eyectado puede ir de la mano con esta posibilidad, aunque también puede sólo hacer referencia a la cámara magmática habitualmente involucrada en las erupciones del Calbuco. Hay más opciones que pudieran explicar el mecanismo generador, pero requieren un estudio más detallado. Incluso todavía no es descartable la acción de otro magma que haya interferido en la cámara, por lo que espero se vayan refinando los antecedentes con el tiempo para confirmar o desechar dichas alternativas. Eso sí, no debemos olvidar que la principal incógnita es la escasa actividad sísmica previa registrada, atípica hasta para el propio Calbuco.

También es llamativa la estimación del volumen de los 2 pulsos principales, repartidos casi 50/50 a pesar de que el segundo duró 4-5 veces más que el primero. Como se menciona poca caída en este último a diferencia del otro, podría simplemente estar referenciado al material depositado, pero la mayor presencia de líticos en el segundo explicaría tan enorme diferencia.

Al parecer la estructura interna del volcán es más compleja de lo que se pueda imaginar, siendo un buen candidato para realizar a futuro una tomografía sísmica que pueda dar luces sobre su conformación.

Es notable la evolución de la sismicidad registrada durante los pulsos. En mi primer post de este tema planteaba que el tiempo tras el pulso inicial permitió al magma ascender y generar el segundo. Sin embargo, este trabajo da cuenta de la relajación casi total del volcán, para cerca de las 21 HL iniciarse sismicidad HB y tremor, que Sernageomin interpretó como un posible flujo de lava por venir. 4 hrs después ocurría el 2do pulso, acompañado de fuerte actividad VT, alcanzando su clímax a las 3 HL. Nunca emanó lava, o fue muy escasa (Sernageomin nunca fue muy claro en este aspecto, a pesar de este informe, después dijo que la falta de flujos lava impidió que los cráteres quedaran cubiertos); ¿proceso inconcluso?, ¿por qué las aparentes contradicciones? Como siempre, futuras investigaciones serán claves para desentrañar sus misterios.

En general mantengo mi idea de que el primer pulso fue de tipo “vent clearing”, mayormente gaseoso, acelerado por una descompresión súbita del sistema, mientras que el segundo presentó características más magmáticas, cuya sismicidad reflejaría un ascenso del magma que no alcanzó la superficie lo que inhibió la generación de coladas de lava. La ausencia de inflación previa detectada podría correlacionarse con la hipótesis del magma en una cámara muy superficial, pero como mencioné anteriormente, la ubicación de dicha deformación (varios km al oeste) sugiere una configuración interna más complicada, aunque fue catalogada como un comportamiento esperado. Me sorprendió que se plantee la opción, ya mencionada en la parte I, de una baja resistencia a la ruptura que da inicio al ascenso del magma (el “tapón”) porque da pie a una situación aún más complicada para la preparación ante futuros eventos. También es llamativo el abanico de hipótesis barajada, lo que interpreto como que esta erupción no ha dejado indiferente a nadie, sin todavía verse un rumbo claro en la aproximación a una certeza científica en esta situación.

Deflación post erupción de cerca de 12 cm, señalada con el punto rojo, unos 5 km al oeste del volcán - Delgado et al, 2015

Deflación (hundimiento) post erupción de cerca de 12 cm, señalada con el punto rojo, unos 5 km al oeste del volcán, debido a la rápida eyección de gran cantidad de material. No hay datos de inflación (levantamiento) previo – Delgado et al, 2015

Por último, hay un punto que es importante tocar: ¿qué se entiende por actividad sísmica precursora? Hago la pregunta puesto que se enfatiza el hecho de que los sismos LP, indicadores de movimiento del magma, comenzaron sólo 1 hora y media antes de la erupción, sindicándose como los auténticos precursores. Previamente, la casi totalidad de eventos fueron VT, asociados a ruptura de roca (fracturas), señalándose que por sí solos no eran indicios de una erupción. Técnicamente es correcto, pero muchas veces, para que el magma se movilice, debe primero abrirse camino, generando los VT, cuyo aumento marginal empezó en febrero, por lo que es probable que haya sido la primera señal de que algo sucedía, así como el sismo de mayo de 2014. En cambio, los LP (en este caso particular) pueden haber reflejado el ascenso final del magma, a diferencia de otros volcanes en los que aumentan hasta meses antes, pero es algo que depende de la configuración de cada uno.

Tiempos de actividad precursora y reposo intereruptivo - Lara y Esperger (2015) modificado de Passarelli y Brodski (2012)

Tiempos de actividad precursora y reposo intereruptivo – Lara y Esperger (2015) modificado de Passarelli y Brodski (2012)

A continuación dejaré las referencias utilizadas, correspondientes sólo a las actas del Congreso en las que hacen alusión a la erupción del Calbuco. No descarto que este post pueda sufrir modificaciones o incluir nuevo material que aporte más información a este interesante tema.

Pueden bajar los artículos en un mismo archivo en este enlace:

Estudios Calbuco 2015

Vea también: Volcán Calbuco: las interrogantes (1era parte)

Fuentes:

Valderrama et al: “Erupción intempestiva del volcán Calbuco, abril 2015”

Bertin et al: “Erupción del volcán Calbuco 2015: Estratigrafía eruptiva y volumen involucrado”

González et al: “Distribución de los depósitos piroclásticos de la reciente erupción del volcán Calbuco (Abril 2015), mediante el uso de imágenes satelitales Landsat 8 OLI y TIRS”

Segura et al: “Fallout deposits of the 22-23 April 2015 eruption of Calbuco volcano, Southern Andes”

Astudillo et al: “Características texturales y composicionales de la tefra del ciclo eruptivo de abril-mayo de 2015 del volcán Calbuco”

Clavero et al: “Small volume pyroclastic density currents of the 22-23 April 2015 eruption on the NE flank of Calbuco volcano, Southern Andes”

Delgado et al: “The CEOS pilot project, satellite volcano monitoring in Latin America and new InSAR ground deformation results at Llaima, Villarrica and Calbuco volcanoes”

Lara & Esperger: “Erupciones volcánicas sin precursores: características y factores condicionantes a escala global”

Mella et al: “Productos volcánicos, impactos y respuesta a la emergencia del ciclo eruptivo abril-mayo (2015) del volcán Calbuco”

Romero et al (2016): “Eruption dynamics of the 22–23 April 2015 calbuco volcano (Southern Chile): Analyses of tephra fall deposits” (versión preliminar)

Imágenes GOES-13 de la erupción del Calbuco: CIMSS Satellite Blog

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