Deformación evidente, ¿erupción inminente? – El caso del Cordón Caulle como ejemplo para entender al Calbuco

El reciente incremento de la alerta del volcán Calbuco a amarilla ha reavivado en parte los temores por las consecuencias que tendría una nueva erupción, cuando ha pasado poco más de 1 año de aquella ocasión. El motivo técnico que impulsó la decisión fue un aumento notorio de la sismicidad, junto al registro de una deformación o alzamiento del terreno en las cercanías del volcán. Es precisamente este punto el que tal vez suscita las mayores dudas porque se trata de un parámetro poco conocido y, hay que decirlo, los reportes no ayudan mucho a entenderlo. En este artículo trataré de explicar sus implicancias utilizando un caso cercano, la erupción del Caulle en 2011.

Como probablemente muchos sabrán, el Complejo Volcánico Puyehue-Cordón Caulle, “el Caulle”, es una de las zonas volcánicas más activas de Chile, con erupciones en 1921, 1960 y 2011, esta última, usada como ejemplo de la utilidad de una red de monitoreo robusta, que permitió la evacuación de la población aledaña horas antes de que se inicie la actividad eruptiva, tras algunos meses de elevada sismicidad que lo tenían bajo alerta. Sin embargo, los ojos ya estaban puestos sobre él desde mucho antes, especialmente tras registrarse enjambres sísmicos en 1999 y 2007, los cuales no terminaron en erupción, pero sirvieron para estudiar mejor el complejo. Uno de los aspectos analizados fue el de la deformación de la superficie mediante técnicas satelitales.

El método más ampliamente utilizado para medir cambios en el terreno es el de la interferometría radar, mediante un instrumento llamado “radar interferométrico de apertura sintética” o InSAR en inglés, como se le conoce comúnmente. A grandes rasgos consiste en la comparación de imágenes de una zona captadas por un satélite en distinta fecha y así detectar cambios en la topografía del lugar. Tras el procesamiento de rigor se logra obtener una imagen en la que es posible asignar valores a tales modificaciones, usualmente milímetros o centímetros. La volcanología es una de las disciplinas que más ha aprovechado esta herramienta, debido a que las mediciones con InSAR permiten monitorear el comportamiento de los volcanes y eventualmente saber cuándo van a entrar en actividad. A continuación veremos por qué.

La idea básica de la deformación se refiere a que cuando ingresa magma bajo los volcanes, ejerce presión sobre las rocas circundantes, lo que no sólo causa sismicidad, sino que provoca una “hinchazón” del volcán, desplazando lateral y verticalmente la superficie, lo que puede ser medido con diversos instrumentos, como inclinómetros, GPS, satélites, etc. Lo contrario ocurre post erupción cuando el volcán se contrae por la evacuación del magma, registrándose deflación, subsidencia o hundimiento del terreno.

Inflación y deflación de un volcán - Mt St Helens Science and Learning Center

Inflación y deflación de un volcán – Mount St Helens Science and Learning Center

En el caso particular del Cordón Caulle fueron detectados varios eventos de deformación los años previos y también durante su última erupción mediante el uso de InSAR. A continuación una breve reseña de cada uno:

1996-1999: Subsidencia de 8 cm alineada con la falla Liquiñe-Ofqui

2003-2006: Alzamiento de 1 cm/año en la misma zona de 1996-99

2007-2008 y 2008-2009: Levantamiento máximo calculado de 20 cm/año en ambos períodos. En 2007 se registró un enjambre sísmico importante (doy fe al haber sentido algunos) que mantuvo en alerta amarilla al complejo durante varios meses, asociado a actividad magmática.

2010 (febrero-marzo): Inflación de cerca de 10 cm en la Caldera Cordillera Nevada, al NO del Complejo, con posible subsidencia de 10 cm al este de la zona. Podría estar asociada al terremoto magnitud 8.8 del 27 de febrero de ese año.

2011 (9 marzo-8 mayo): Alzamiento irregular con un máximo de 6 cm al sur de la caldera anteriormente mencionada.

2011 (8 mayo-7 junio): Elevación al NE del centro de emisión. Subsidencia bajo éste, en la zona de la caldera y en el volcán Puyehue, al SE del Cordón. Se indican deflaciones máximas de 120 cm en algunos puntos y de 25 cm bajo el Puyehue. Estos valores extremos pueden estar influenciados por la depositación de material piroclástico de la erupción.

Deformaciones detectadas en el Caulle antes y durante la erupción, leyenda en cms. El gráfico de abajo indica el rango de tiempo de observación del satélite para cada caso - Jay et al, 2014

Deformaciones detectadas en el Caulle antes y durante la erupción, leyenda en cm. El gráfico de abajo indica el rango de tiempo de observación del satélite para cada caso – Jay et al, 2014

La utilidad de estos datos es que permiten realizar modelos que expliquen los valores obtenidos, con el objetivo de calcular el volumen de magma y los procesos involucrados, junto a la profundidad a la que ocurren, entre otros. Lo interesante es que los cálculos de volumen realizados basándose sólo en las observaciones satelitales no explican la cantidad expulsada en la erupción de 2011-12 (cerca de 1 km3), por lo que se infiere que, si en cada inflación se inyectó nuevo magma, este proceso puede haber venido ocurriendo muchos años antes, considerando que la erupción previa fue en 1960, 51 años antes. La explicación dada al levantamiento de la Caldera en 2010 es que las ondas del sismo pudieron desarrollar fracturas en el sistema hidrotermal permitiendo el paso de fluidos a ese sector.

Deformaciones durante y después de la erupción de 2011 - Jay et al, 2014

Deformaciones durante y después de la erupción de 2011 – Jay et al, 2014

¿Qué relación tiene esto con el Calbuco?

Tal como mencíoné al inicio, una de las razones de la alerta amarilla es la deformación detectada, que según los últimos reportes, venía registrándose desde los meses anteriores, acumulando 60 µrad (microrradianes), con 8 µrad sólo en junio. Si se fijan, no se habla en mm o en cm, sino en una unidad extraña para la mayoría de la gente, que no aporta mucha información. Explico rápidamente: un radián no es más que un ángulo y un microrradián es la millonésima parte de ese ángulo. Para obtenerlo, imaginen un hilo horizontal de 1 km de largo, fijo en un extremo. Si se levanta la otra punta tan sólo 1 mm y sujetan otro hilo a esa altura y lo fijan al extremo ya sujeto del otro, el ángulo formado por ambos hilos corresponde a 1 µrad. Realmente pequeño, tanto, que para efectos prácticos ambos hilos están horizontales, pero para un instrumento de monitoreo volcánico es un valor distinguible.

Queda aún otro problema: el cómo se mide en terreno. Los inclinómetros son los encargados de ello. Funcionan con la misma lógica de la burbuja que tienen las huinchas de medir y que usan los maestros carpinteros, por ejemplo. La diferencia es que los primeros miden una diferencia de potencial eléctrico que puede medir el ángulo formado con extrema precisión, usando habitualmente como referencia el horizonte.

Geometría supuesta para el cálculo de la deformación del Calbuco - Aficientífico

Geometría supuesta para el cálculo de la deformación del Calbuco – Aficientífico

En base al esquema anterior, realicé algunos cálculos (detalles aquí) con los que obtuve los siguientes resultados:

60 µrad = 27 cm (acumulado)

8 µrad = 3.6 cm (junio)

A mi parecer son valores importantes, que considerando la deflación observada de 14 cm tras la erupción del 2015, significarían que en la zona del Calbuco hay una inflación de 13 cm con respecto al nivel pre-eruptivo. Sin embargo, al hipotetizar sobre la geometría, no se puede asegurar que el cálculo sea correcto, no matemática, sino volcánicamente.  Después de los detalles mostrados del Caulle, es muy posible que sea un proceso de inflación (elevación) post erupción, causado por la inyección de nuevo magma a la cámara, material que puede ser expulsado en las próximas semanas, meses o en 30 años más, dependiendo de los procesos que tengan lugar. También podría haber una deflación por reacomodo del magma en las profundidades. Otra opción puede ser una serie de inflaciones/deflaciones como las observadas en el Caulle, acompañadas o no de enjambres sísmicos.

Claramente el Caulle es una estructura mucho más compleja que el Calbuco, donde el reservorio de magma, según los modelos, es muy extenso, por lo que en una erupción como la del 2011 el material proviene de diversos sectores, no necesariamente cercanos al lugar de emisión. La subsidencia del Puyehue pudo deberse a eso, como si el magma fuera “succionado” para seguir alimentando el proceso eruptivo, el cual duró prácticamente 1 año. Estudios más recientes han documentado un nuevo ciclo de inflación a partir del año 2012, en un fenómeno similar al que puede estar viviendo el Calbuco.

Corte esquemático de la estructura interna supuesta para el Caulle. Una cámara magmática profunda alimenta un extenso reservorio a pocos km de profundidad - Jay et al, 2014

Corte esquemático de la estructura interna supuesta para el Caulle. Una cámara magmática profunda alimenta un extenso reservorio a pocos km de profundidad – Jay et al, 2014

Sería muy novedoso tener una erupción tan poco tiempo después de la anterior, ya que se considerarían eventos independientes. El Calbuco, en pocos años, ha demostrado tener un comportamiento errático en su frecuencia eruptiva (ver post anterior), pasando de varias décadas a pocos años (menos de 10)  con fuertes explosiones. Se le suma la inusualmente breve o incluso indistinguible actividad precursora en 2015, que sin duda hace que se pueda esperar casi cualquier cosa. Dado que el monitoreo actual es mucho más refinado, es plausible que nuevos enjambres y alteraciones sean informadas con mayor detalle.

Para finalizar, una recomendación en buena a Sernageomin: recuerden que sus informes los leen no sólo expertos, sino también autoridades y, fundamentalmente, la gente común, por lo que se puede hablar en términos más familiares sin perder la rigurosidad científica.

Nota aclaratoria: Los inclinómetros sólo detectan vatiaciones de ángulos, que puede indicar un proceso de inglación/deflación en un volcán, pero no es asimilable a una medida concreta como la aquí calculada en centímetros. Para esas estimaciones se utilizan métodos como el InSAR descito en el texto.

Referencias:

Jennifer Jay, Fidel Costa, Matthew Pritchard, Luis Lara, Bradley Singer y Jason Herrin, 2014: “Locating magma reservoirs using InSAR and petrology before and during the 2011–2012 Cordón Caulle silicic eruption”

Mount St Helens Science and Learning Center: Sitio web

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