Aumento en los parámetros de vigilancia en el Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro

Resumen
Desde el 9 de marzo de 2023 se registra un nuevo incremento en la actividad sísmica del Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro (CV-CCN). Esta actividad está caracterizada por un enjambre de sismos de tipo volcano-tectónico los cuales se asocian a la fractura de rocas en el interior del volcán. Hasta el momento se ha registrado más de 63.000 eventos y el nivel de actividad interna ha sido catalogada como alta. A la fecha del presente informe, el sismo de mayor magnitud ocurrió el 01 de abril de 2023 a las 11H11 (TL), el cual alcanzó una magnitud de 3.7 MLv. Es importante indicar que en episodios anteriores se registró actividad sísmica simultánea en las zonas vecinas de Potrerillos y Chalpatán, regiones en las que se ha identificado fallas activas. En estas zonas se han registrado eventos con magnitudes superiores a 5 Mw en 2014 y en 2022 los cuales causaron daños en viviendas e infraestructura cercanas a los epicentros.

Los epicentros de este enjambre sísmico coinciden con el flanco sur del Chiles, zona donde se observa deformación superficial, otro parámetro de vigilancia que muestra tasas de cambio cada vez mayores en las estaciones cercanas durante las últimas semanas. En base a esto, se puede inferir que su causa es un proceso intrusivo reciente. Además, los resultados de la última campaña (20 – 22 marzo, 2023), realizada en varias fuentes termales cercanas al CV-CCN también muestra valores altos de concentración de los gases CO2 y H2S, lo que implica una perturbación del sistema hidrotermal, que, de intensificarse, podría producir explosiones freáticas. El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional comunicará oportunamente cualquier cambio relevante en el nivel de actividad del complejo volcánico Chiles – Cerro Negro.

Antecedentes
El Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro (CV-CCN) está compuesto por dos estratovolcanes considerados “Potencialmente Activos”, ubicados en la frontera entre Ecuador y Colombia, a 24 km al oeste de la ciudad de Tulcán, a 130 km al norte de la ciudad de Quito y 90 km de la ciudad de Pasto, departamento de Nariño (Colombia). Desde el año 2013, la zona ha registrado una serie de enjambres sísmicos, dentro de los cuales sobresalen el evento del 20 de octubre de 2014, el cual alcanzó una magnitud de 5.6 Mw (magnitud momento) y el del 25 de julio del 2022 que alcanzó una magnitud de 5.6 Mw. La compleja interacción entre el sistema magmático del CV-CCN, las fallas tectónicas regionales del sistema “El Angel” y el sistema hidrotermal juegan un papel crucial para las interpretaciones de los procesos que ocurren en esta zona.

Dada su localización en la zona fronteriza, perteneciente a la provincia del Carchi – Ecuador y al departamento de Nariño – Colombia, el CV-CCN es vigilado de manera conjunta por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y el Servicio Geológico Colombiano (SGC) a través del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto (OVSP) (Figura 1).

Figura 1. Localización de estaciones telemétricas (sismómetros, inclinómetros y cGPS) además de los sitios de muestreo en fuentes termales para la vigilancia volcánica del CVCCN a cargo del IG-EPN y el OVP. La línea segmentada amarilla representa la frontera entre Ecuador y Colombia.

Sismicidad
A partir del 9 de marzo de 2023 se incrementaron los registros de eventos sísmicos, fundamentalmente relacionados con procesos de fractura. En la Figura 2 se muestra el número diario de estos sismos desde inicios del mes de marzo de 2023. Se aprecia la tendencia ascendente de la actividad llegando a superar los 4000 eventos el 12 de marzo. Estos sismos volcano-tectónicos (VT´s) son resultado de la fractura de rocas debido a las presiones internas, posiblemente causadas por un proceso intrusivo (i.e. ingreso de magma) bajo el complejo volcánico.

Además, en la última semana de febrero y en la última de marzo se ha detectado varios eventos de largo periodo (LP’s) y de muy largo periodo (VLP’s), que están relacionados al movimiento de fluidos. Dichos fluidos pueden estar asociados tanto al magma en intrusión, como ser consecuencia de la interacción de éste con el sistema hidrotermal.

Figura 2.- Gráfico de barras con el número diario de eventos registrados en el CV-CCN desde el 1 de marzo hasta el 10 de abril de 2023.

La Figura 3 muestra la forma de onda y el espectrograma de un evento de muy largo período que ocurrió el día 23 de febrero a la 01h23 (TL), el cual alcanzó una magnitud de 2.5 MLv. El espectrograma de dicho evento en la estación CHL1 muestra un contenido importante de bajas frecuencias, con un pico máximo en 0.3 Hz. Este evento fue localizado en el flanco sur del volcán Chiles.

Figura 3. En el panel superior se muestra la forma de onda del sismo del 23/02/2023 01h23 (TL), de magnitud 2.5MLv registrada en la estación CHL1. En el panel inferior se muestra el espectrograma del evento.

Por otra parte, con el sistema de procesamiento SeisComP5 se localizó un total de 4061 eventos desde el 1 de marzo del 2023 hasta el 12 de abril de 2023. La Figura 4 muestra los eventos de fractura localizados y con magnitudes mayores o iguales a 2.0 MLv. Se observa que las localizaciones se concentran en el flanco sur del volcán Chiles a profundidades entre 5 km bajo el nivel del mar y 1 km sobre el nivel del mar (10 y 4 km bajo la cumbre respectivamente).

Figura 4. Mapa de localizaciones de sismos de fractura (VT's) entre el 1 de marzo y el 14 de abril de 2023. Los triángulos de color rojo representan las estaciones de vigilancia sísmica del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (Ecuador) y el Observatorio Sismológico y Vulcanológico de Pasto (Colombia).

Dentro de este período, el sismo de fractura de mayor magnitud ocurrió el 1 de abril de 2023 a las 23h11 (TL) y alcanzó una magnitud de 3.7 MLv (magnitud local en vertical). Este evento fue sentido por pobladores de sectores aledaños a la zona del CV-CCN. La Figura 5 muestra la forma de onda y el espectrograma del sismo, con contenido espectral muy distinto del VLP del 23 de febrero de 2023.

Figura 5. En el panel superior se muestra la forma de onda en la estación CHL1 del sismo del 01/04/2023 23h11 (TL), de magnitud 3.7MLv y en el panel inferior se muestra es espectrograma del evento.

En la Figura 6A se observa la evolución temporal de todos los eventos catalogados en la zona con magnitudes iguales o mayores a 2.0 MLv desde marzo del presente año. La Figura 6B muestra la evolución de la magnitud media de sismos localizados tipo VT desde 2014 y es una medida de liberación de energía debido a los esfuerzos internos. El valor más alto se obtuvo el 2 de mayo de 2014, sin embargo, el 9 de marzo del presente año se obtuvo el segundo valor más alto. Ambos casos pueden interpretarse como efectos de procesos intrusivos de magma. Esta Figura es una evidencia indirecta de lo variables que son los esfuerzos bajo el edificio del complejo volcánico. También se evidencia que, a partir del 9 de marzo del presente año, las magnitudes medias tienden a descender a niveles previos.

Figura 6. Magnitud de eventos en el Complejo Volcánico Chiles-Cerro Negro. 6A: Evolución de magnitudes mayores a 2 desde 01 de marzo 2023, correspondiendo a las localizaciones mostradas en Figura 4. 6B: Magnitud media de eventos de fractura (VT) en el CVCCN desde 2014. Los valores medios son ponderados a partir de muestras de 100 eventos, y solapados 99. El ancho de cada intervalo representa la mínima variación para un cambio significativo en la magnitud media.

Geodesia
De acuerdo con los resultados de interferometría (InSAR) que se presentan en el mapa de velocidades de la Figura 7, se ha podido detectar un patrón de deformación que se extiende por el norte desde el volcán Chiles, hasta la caldera de Potrerillos en su parte sur, dentro de la Reserva Ecológica "El Ángel" en la provincia del Carchi. Por las características y la geometría de la deformación, ésta se interpreta como inflación. El mayor cambio de volumen al interior del sistema volcánico se concentra en 2 zonas principales: en el sector de Lagunas Verdes en la parte sur del volcán Chiles y en la caldera de Potrerillos (ambas zonas representadas en color naranja - rojo). Las velocidades registradas en dirección vertical para dichas zonas superan en promedio los 60 mm por año entre enero de 2022 y marzo de 2023.

Figura 7. Mapa de velocidades, obtenido en base a Interferometría por Radar de Apertura Sintética (InSAR), del complejo volcánico Chiles – Cerro Negro, así como de las calderas de Potrerillos y Chalpatán. Representa la deformación detectada en dirección vertical durante el periodo entre enero de 2022 a marzo de 2023, de acuerdo con la escala presente en la parte inferior izquierda del mapa.

Las series temporales de las bases de posicionamiento cGPS (Figura 8) evidencian que el complejo volcánico se mostró mayormente estable durante todo el año 2021. Entre abril y mayo del 2022, las bases registraron el inicio de un episodio de inflación que duraría hasta noviembre de ese mismo año. La velocidad de la deformación observada durante aquel episodio en la base CHLW (ubicada al suroccidente del volcán Chiles) fue de aproximadamente 90 mm/año (entre 3 y 4 veces superior en comparación a la velocidad media registrada durante los años de 2014 a 2021). Posteriormente, entre diciembre del año anterior y febrero del presente año, se observa un descenso en la velocidad de la deformación.

Figura 8. Series temporales de las posiciones relativas, registradas por las bases de posicionamiento cGPS del complejo volcánico Chiles – Cerro Negro. Los cambios diarios en la posición relativa (desplazamientos) representan la evolución de la deformación en un punto específico en los flancos del complejo volcánico, durante el periodo entre enero de 2021 a marzo de 2023.

El más reciente período de inflación inició a finales de febrero de este año, alcanzando su valor máximo a mediados del mes de marzo. En esta ocasión, la base CHLW registra un desplazamiento vertical entre 25 y 30 mm en un período aproximado de un mes, lo que corresponde a una velocidad cercana entre los 300 y 360 mm/año; es decir que, la tasa de ascenso en este período es de al menos 10 veces más rápida en comparación a la tasa registrada durante 2014 a 2021. En las últimas semanas del mes de marzo de 2023 se observa nuevamente un cambio de patrón con tendencia descendente.

Geoquímica
Desde el año 2014 se lleva a cabo la medición de parámetros fisicoquímicos, muestreo para análisis de especies mayoritarias en agua y medición de razones de especies gaseosas mayoritarias en las fuentes termales cercanas al CV-CCN. Tras el inicio de la agitación sísmica de marzo, los técnicos del IG-EPN visitaron las zonas de: Aguas Negras, Aguas Hediondas, el Hondón, Artesón, Lagunas Verdes y La Ecuatoriana (Figura 9), con la finalidad de corroborar la existencia de cambios en la actividad superficial. Dichos trabajos se llevaron a cabo entre el 20 al 22 de marzo de 2023.

Figura 9. Medición de parámetros fisicoquímicos en las zonas de Aguas Negras (izquierda) y El Hondón (derecha). Campaña del 20 al 22 de marzo de 2023 (Fotos: M. Almeida/ IG-EPN).

En cuanto a las manifestaciones termales inspeccionadas, no se observó cambios importantes, a excepción de un descenso en las razones gaseosas de CO2/H2S en las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes (Figura 10). Esto puede traducirse como un incremento en la emisión de H₂S, gas fácilmente perceptible por su olor similar al de huevos podridos, que estuvo presente en las zonas antes mencionadas. En ninguna de las fuentes se detectó la presencia de SO₂, siendo ésta la especie gaseosa de origen magmático.

El incremento de H₂S se reflejó también en la saturación de los equipos de medición durante esta campaña, existiendo una concentración ambiental de más de 120 ppm de H₂S en las surgentes de gas en los sitios antes mencionados. Así mismo se detectaron concentraciones bastante altas de CO₂, llegando a las 1350 ppm en Aguas Hediondas, 2900ppm en Aguas Negras, 5600ppm en el Hondón y más de 30 000 ppm en Lagunas Verdes. Se presume que las altas emisiones de gas se deben a la agitación provocada en el sistema hidrotermal por la sismicidad persistente en la zona.

Figura 10. Medición de razones con instrumento multiGAS en la zona de Lagunas Verdes, 20/03/2023 (Fotos: D. Sierra/ IG-EPN). Se aprecia claramente que el nivel de agua en las Lagunas Verdes se ha recuperado después del abrupto descenso que se observó en agosto 2022.

Conclusiones

• Al momento de emisión de este informe el nivel de actividad interna en el CV-CCN se considera como alta y el nivel de la actividad superficial es muy baja.
• Los eventos sísmicos asociados al movimiento de fluidos podrían representar una perturbación del sistema hidrotermal, sin que esto sugiera una erupción en el corto plazo.
• Desde el 09 de marzo de 2023, las estaciones de la red de vigilancia sísmica registran un nuevo enjambre de eventos en el complejo volcánico Chiles – Cerro Negro, dominado principalmente por eventos de fractura, superando los 4000 eventos por día (12/03/2023). Actualmente la tasa de sismos se mantiene en alrededor de 1000 eventos al día. El evento de mayor magnitud ocurrió el 01 de abril de 2023 y alcanzó una magnitud de 3.7 MLv. No se descarta la ocurrencia de eventos con magnitudes similares y/o superiores, como ya se han registrado en el pasado, y que pudieran ser sentidos en las poblaciones cercanas.
• La sismicidad se concentra principalmente en el flanco sur del volcán Chiles a profundidades cercanas al nivel del mar. Esta zona es aproximadamente coincidente con la zona de deformación más cercana al volcán.
• Las zonas con mayor deformación cubren una extensa área que abarca desde la parte sur del volcán Chiles hasta la parte sur de la caldera de Potrerillos (sector de las lagunas del Voladero). 
• El sector de Lagunas Verdes, al sur del volcán Chiles, presenta episodios de deformación con velocidades cada vez mayores durante períodos de tiempo cada vez más cortos.
• En la campaña de medición de gases más reciente (20 – 22 de marzo) se ha observado incrementos en las concentraciones de H₂S y CO₂ en las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes, posiblemente causadas por la agitación sísmica reciente. No se ha observado cambios relevantes en la zona del balneario de Aguas Hediondas.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del Complejo Volcánico Chiles – Cerro Negro

Nota de descargo: Los pronósticos a corto plazo (días a semanas) se definen en función de la evolución de la actividad reciente del CVCCN y presentan los principales fenómenos susceptibles de producirse. El grupo técnico científico del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y el Servicio Geológico Colombiano (SGC) a través del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto (OVSP) actualizan periódicamente estos pronósticos para un período de días a semanas. En el caso de un proceso aproximadamente estacionario, no habrá cambios en los pronósticos. Los pronósticos están sujetos a cambios rápidos si se detectan anomalías en los parámetros de vigilancia volcánica. Los fenómenos naturales como las erupciones volcánicas son impredecibles en cuanto a su magnitud y evolución, por lo que los pronósticos son sólo una guía para la toma de decisiones por parte de las autoridades y del público. Los pronósticos pueden diferir de los escenarios de los mapas de amenaza volcánica en función de las condiciones actuales. El orden de los pronósticos no está basado en cálculos sino en función de las conclusiones de la evaluación de la actividad reciente del volcán.

Pronósticos a corto plazo de la actividad del complejo volcánico Chiles Cerro Negro

1. Más probable: La actividad sísmica vaya disminuyendo progresivamente, finalizando el presente enjambre sísmico.
2. Menos probable: El enjambre sísmico se prolonga en el tiempo, más que en episodios anteriores (2014, 2022), con ocurrencia ocasional de sismos de magnitud 3 o superior, que podrían ser sentidos por las poblaciones cercanas.
3. Muy poco probable: Los parámetros de vigilancia muestran mayor sismicidad superficial asociada al movimiento de fluidos, cuya tendencia se incrementa hasta desencadenar un episodio eruptivo, que inicialmente puede ser de tipo freático (explosiones de vapor de agua/hidrotermales) y/o evolucionar paulatinamente a una actividad de tipo freato-magmática (emisiones de columnas de ceniza, flujos de lava).

En ninguno de los anteriores pronósticos se descarta la posibilidad de que sismos de tamaño moderado (magnitud > 5.0) ocurran, como por ejemplo el de julio 2022.

Recomendaciones

• La ocurrencia de sismos mayores a 5 Mw puede generar inestabilidad en laderas, deslizamientos, en zonas propensas a movimientos en masa como por ejemplo el sector de Lagunas Verdes, por lo que se recomienda tomar medidas preventivas frente a este tipo de fenómenos. También pueden ocurrir daños estructurales en edificaciones cercanas, por lo que se recomienda revisar su grado de vulnerabilidad de las viviendas e infraestructuras.
• Mantenerse alejados de las surgentes de agua, asociadas a las fuentes termales descritas en el informe (Aguas Hediondas, Aguas Negras Lagunas Verdes y El Hondón) pues cambios en las tasas de emisión o composición de los gases pueden ser perjudiciales para la salud. Además, por ser zonas inestables y con altas temperaturas pudieran representar un riesgo para la integridad física de las personas. Adicionalmente, en casos extremos pudieran ocurrir explosiones freáticas. Estos fenómenos son súbitos e impredecibles.
• Los fenómenos naturales como erupciones volcánicas no se pueden predecir, por lo que la vigilancia instrumental permanente es la mejor manera en la que se puede conocer la evolución de la actividad volcánica. Se recomienda mantenerse informados a través de las fuentes oficiales, consultar la información cartográfica correspondiente a los peligros o amenazas volcánicas asociadas para la definición y difusión de zonas seguras y exclusión de zonas potencialmente peligrosas.

A. Córdova, D. Sierra, M. Almeida, P. Mothes, M. Yépez, S. Hidalgo, D. Pacheco, P. Palacios, S. Hernández.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

En respuesta a los rumores que están circulando en diferentes medios y en especial en redes sociales, en los que se anuncia que la salida de fluidos observados en el fondo marino en las zonas de subducción sería una señal para la ocurrencia de un sismo de fuerte magnitud, lo cual fue presentado en un estudio frente a la costa occidental de Estados Unidos, en la zona de subducción de Cascadia. Los rumores vienen a partir de dos imágenes que se toman de la publicación, con título “Fluid sources and overpressures within the central Cascadia Subduction Zone revealed by a warm, high-flux seafloor seep” (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add6688). En esta publicación, se hace un análisis sobre la fuente de proveniencia de los fluidos y NO se establece ninguna relación de causa-efecto para la generación de un terremoto de fuerte magnitud.

Se debe aclarar que la salida de fluidos en el fondo marino ha sido frecuentemente reportada desde hace varias décadas. Esta salida de fluidos ha sido observada tanto en las zonas de expansión, donde nueva corteza oceánica se está generando y la circulación de fluidos genera las conocidas fumarolas negras (ejemplo: https://www.youtube.com/watch?v=qubPh0n7XlQ). También, la salida de fluidos ha sido observada en sitios donde la corteza oceánica está siendo consumida (zonas de subducción) es decir, donde una corteza oceánica se mete por debajo de otra placa, como es el caso que ocurre frente a las costas de Ecuador, en la que la placa Nazca se sumerge debajo de la placa Sudamericana. En este proceso por un lado la placa Nazca lleva sedimentos, los cuales se pueden ir acumulando y comprimiendo, en lo que se llama el prisma de acresión, en el borde de la placa Sudamericana, esta compresión causa compactación de los sedimentos y a su vez sobrepresión de los mismos. Esta es una de las formas por la que los fluidos son expulsados desde el interior de los sedimentos, generando una especie de chimeneas por las que salen los fluidos. Otra fuente de generación de sobrepresión y expulsión de fluidos se relaciona a los fluidos que son asimilados en la corteza oceánica (en las estructuras y minerales) en su viaje hasta la zona de subducción. La corteza oceánica, que se está sumergiendo, va aumentando su temperatura por aumento de la profundidad y libera fluidos a causa de cambios mineralógicos. Estos fluidos migran hacia sectores más superficiales y son liberados desde el piso oceánico.

En los sitios de la salida de fluidos se forman unas estructuras que se las conoce con el nombre de “pockmarks”, que tienen una forma de pequeños cráteres.

La salida de fluidos se la puede reconocer a través, por ejemplo, de imágenes de las campañas de batimetría, que se realizan con ecosondas multihaz (Figura 1).

Figura 1. Imagen multihaz obtenida durante la Campaña de Geofísica Marina HIPER, realizada frente a las costas de Esmeraldas-Ecuador en marzo de 2022.

Frente a las costas de Ecuador, durante el primer cuatrimestre del año 2022, un proyecto de colaboración Franco-Ecuatoriano-Alemán llevó a cabo una campaña de geofísica marina (http://edumed.unice.fr/data-center/oceano/hiper.php), en la cual detectó varias zonas de salida de fluidos con el uso de una sonda multihaz.

En la actualidad los nuevos estudios están apuntando a que la presencia de fluidos generaría deslizamientos lentos (duraciones de días, semanas o meses) sobre las fallas, lo que implica que no se tendría sismos de fuerte magnitud. Por ende, no hay ningún sustento para decir que la salida de fluidos es un premonitorio para la ocurrencia de un fuerte terremoto.

S. Vaca
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Como parte de la vigilancia volcánica que el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) lleva a cabo en los principales volcanes del Ecuador, un grupo de técnicos del IG-EPN realizó una campaña de medición y muestreo en las principales fuentes termales y campos fumarólicos del complejo volcánico Chiles-Cerro Negro (CV-CCN) entre el 20 y el 22 de marzo de 2023. Los técnicos del IG-EPN visitaron las zonas de: Aguas Negras, Aguas Hediondas, El Hondón, El Artezón, Lagunas Verdes y La Ecuatoriana. Se realizó la medición de parámetros físicos y la toma de muestras de las aguas para el análisis químico de elementos mayoritarios. Estos análisis se llevarán a cabo en los laboratorios del Centro de Investigación y Control Ambiental de la EPN (CICAM).

Figura 1. Muestreo de aguas termales en la fuente termal de Aguas Negras. Derecha: medición de parámetros físico-químicos en la fuente termal de El Hondón (Fotos: M. Almeida - IG-EPN).

Desde el 9 de marzo del año en curso se ha registrado un nuevo incremento en la actividad sísmica del volcán Chiles. El pico máximo de esta actividad se registró el día 12 de marzo, con un conteo de casi 5000 sismos por día, un valor significativamente alto que superó el registrado en la crisis del año 2022. En su gran mayoría se trata de eventos de baja magnitud, pero al menos una decena de ellos han alcanzado magnitudes mayores a 3 grados y en ocasiones han sido sentidos por la población.

Figura 2. Izquierda: medición de especies gaseosas con MultiGAS en Lagunas Verdes. Derecha: Lagunas Verdes, vistas desde la vía Tufiño-Chilmá (Fotos: D. Sierra, M. Almeida - IG-EPN).

Se utilizó el equipo MultiGAS en las zonas que tienen manifestaciones gaseosas superficiales (El Hondón, Lagunas Verdes, Aguas Hediondas y Aguas Negras). Algunas de las fuentes muestran ligeros cambios químicos, situación que ya se ha observado en visitas anteriores. Una vez que se hayan procesado los datos recolectados y se cuente con los análisis de las muestras se emitirá un informe al respecto.

Figura 3. Medición de razones gaseosas con MultiGAS en el sector de Aguas Hediondas.

¿Quieres saber más sobre las fuentes termales? Descarga nuestro tríptico informativo “Fluidos Volcánicos (Aguas termales y gas)”: https://www.igepn.edu.ec/publicaciones-para-la-comunidad/comunidad-espanol/21957-fluidos-volcanicos-aguas-termales-y-gas

D. Sierra/ M. Almeida
Corrección de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Antecedentes

El Complejo Volcánico Chiles Cerro Negro, se localiza en los dominios de la Cordillera Occidental, provincia de Carchi - Ecuador y departamento de Nariño - Colombia. El complejo volcánico ha sido catalogado como “Potencialmente Activo” según el Mapa de Volcanismo Plio-cuaternario de Bernard y Andrade (2011). Pese a que no existe evidencia de actividad eruptiva explosiva importante en los últimos 6000 años (Santamaría et al., 2017), se tiene descripciones de actividad superficial de tipo fumarólica y de sismos asociados con su actividad en los últimos dos siglos (Monsalve y Laverde, 2014).

Desde 2013, en la zona aledaña al Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro (CV-CCN) empezó a registrarse una serie de eventos sísmicos que fueron incrementando en frecuencia y magnitud desencadenando una crisis con sismos sentidos por los residentes de las poblaciones de Chiles en Colombia y Tufiño en Ecuador.  La sismicidad alcanzó su punto máximo el 20 de octubre de 2014 con la ocurrencia de un sismo de magnitud 5.9 y un número de más de 6000 sismos volcano-tectónicos (VT) por día (IGEPN, 2014a, 2014b). Desde entonces, se han venido registrando varios enjambres de sismos en la zona, incluyendo varios eventos sentidos. Más recientemente, el 25 de Julio de 2022 un sismo de magnitud 5.6 Mw sacudió la zona de influencia del CV-CCN causando importantes daños en la zona de El Ángel y San Gabriel (IGEPN, 2022). Desde entonces la actividad ha decrecido regresando a niveles considerados como “normales” para esta zona.

Figura 1.- Ubicación de las principales fuentes termales del Complejo Volcánico Chiles- Cerro Negro. (Tomado de: Sierra, 2022).

La compleja interacción entre el sistema magmático del CV-CCN, las fallas tectónicas regionales de El Ángel y el sistema hidrotermal (que solamente del lado ecuatoriano cuenta con más de 10 manifestaciones superficiales; Figura 1) juegan un papel crucial para las interpretaciones de los procesos que ocurren en esta zona (IGEPN, 2022).

Reporte de los trabajos efectuados

Los días 21 y 22 de septiembre de 2022, un equipo conformado por técnicos del IG-EPN realizó trabajos de monitoreo en las fuentes termales asociadas al complejo volcánico Chiles- Cerro Negro. Dichos trabajos consistieron en: muestreo de aguas para determinación de componentes mayoritarios, medición de parámetros físico-químicos y la determinación de especies gaseosas mayoritarias usando la técnica multiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005). Las fuentes visitadas durante esta campaña fueron: El Hondón, Aguas Hediondas, Lagunas Verdes, El Artezón, Aguas Negras, Potrerillos, Montelodo y La Ecuatoriana (Figura 1).

Para el presente reporte se tomará en cuenta solo aquellas fuentes en las que se hayan presentado comportamientos inusuales durante este último período de recolección de datos 2019-2022.

El Hondón

Luego de la visita realizada en julio de 2022, se ha podido evidenciar una aparente estabilidad en cuanto a la actividad superficial de la zona (Figura 2). Tanto el número de fuentes como el de las grietas se ha mantenido sin cambios importantes. El comportamiento de la fuente es similar al observado en visitas anteriores, se caracteriza por la ocurrencia de varias “surgentes” de agua en ebullición, que presentan temperaturas de 79 - 84°C (siendo esta última la temperatura de ebullición del agua esperable a la altura de esta fuente (3650 msnm).

En este sitio se obtuvieron datos continuos de medición de concentración de gas. Se posicionó al equipo MultiGAS en dirección de la columna de gas emitida por las fuentes activas. Cabe destacarse que a diferencia de otras veces, en esta ocasión no fue posible percibir olor a huevos podridos (característico de la emisión de H₂S). La concentración de CO₂ en este campo llegó a un máximo de 1649 ppm. Este valor está dentro de los parámetros analizados previamente en este sitio, sin embargo, no se puede descartar que puedan existir emisiones pulsátiles con mayores concentraciones del gas, sin que éstas puedan ser anticipadas.

Figura 2.- Actividades de muestreo, medición de parámetros físico-químicos y mediciones multiGAS en el campo termal de El Hondón. En la imagen se puede apreciar la continua emisión de vapor de agua, que contiene también bajas cantidades de dióxido de carbono (CO₂).  (M Almeida, IGEPN– 22 de septiembre de 2022).

Aguas Hediondas:

En la zona de Aguas Hediondas, se posicionó el equipo MultiGAS a una distancia prudente del sitio de emisión (Fig. 2), sin embargo, se podía percibir que la concentración de los gases era sumamente elevada, con lo cual el equipo se saturó para el H₂S en varias ocasiones. Los valores de concentración para el CO₂ también fueron bastante elevados (alcanzando hasta 7735 ppm), pero ligeramente inferiores a los valores obtenidos con el mismo equipo en campañas anteriores (ej. 8780 ppm en Julio 2022).

Figura 3. Medición de concentración de gas utilizando MultiGAS en Aguas Hediondas/ Medición de parámetros físico químicos y muestreo  en la surgente de Agua en  Aguas Hediondas (Fotos: D Sierra, IGEPN – 21 de septiembre de 2022).

Las razones CO₂/H₂S disminuyeron a partir de marzo de 2022 para volver a incrementarse a partir de julio con una pendiente menor, sugiriendo que la perturbación del sistema hidrotermal continúa. Estos valores se muestran en la gráfica de la figura 3.  

Figura 4. Gráfico de la razón CO2/ H2S obtenida en la pluma de gas de los campos fumarólicos de Lagunas Verdes (naranja), Aguas hediondas (azul) y Aguas Negras (gris).

Lagunas Verdes

Mediciones Geoquímicas

La zona de Lagunas Verdes, lleva su nombre por la existencia de al menos 6 lagunas cuya coloración ha sido tradicionalmente azul verdosa. Las lagunas tenían áreas aproximadas de 18800, 9700, 3660, 950, 890 y 240 m² respectivamente, calculadas en base a imágenes Satelitales de Google Earth del 20/11/2016 (Figura 3). Desde los años 70 se ha reconocido esta zona como un campo de emisión de gas, se sabe que en el pasado el flujo era abundante sobretodo en la zona marcada con el punto amarillo (Figura 3). Hoy en día las emisiones se caracterizan por la presencia de gas difuso (Villarroel et al., 2021) principalmente CO₂ y H₂S generando un fuerte olor a huevos podridos perceptible desde la carretera.  Las emisiones gaseosas han provocado alteración en las rocas que incluyen minerales como caolinita y alunita (CELEC EP & ISAGEN, 2012; Sierra, 2022), las zonas de alteración han sido delimitadas con color rojo en la Figura 3.

Utilizando el MultiGAS se realizaron mediciones en la zona de mayor flujo de gas (punto amarillo Figura 3). La concentración máxima de CO₂ alcanzó 30 000 ppm, muy alta respecto a concentraciones medidas en campañas anteriores, cuyos valores no superan los 15 000 ppm.  Del mismo modo los valores de H₂S fueron tan altos que llegaron a saturar el equipo (H₂S > 120 ppm). Las razones obtenidas en este sitio son claras únicamente para CO₂/H₂S. En comparación con los valores obtenidos en julio, las nuevas razones CO₂/ H₂S son más altas.

Las emisiones gaseosas de Lagunas Verdes no muestran contenidos significativos de vapor de agua, los valores de H₂O obtenidos están a la par del agua presente en el ambiente. En tal virtud, las proporciones volumétricas no muestran resultados confiables, por consiguiente, no pueden ser comparadas con las que se han obtenido anteriormente.

Figura 5.- Zona de Lagunas Verdes mostrando el contorno de las Lagunas y las zonas de alteración hidrotermal. La imagen muestra además la zona escarpada de donde ocurrieron los deslizamientos el 19 de agosto de 2022 y el punto donde se puede encontrar la mayor emisión de gases.

Figura 6.- Medición de especies gaseosas mayoritarias en la zona de Lagunas Verdes con el equipo multiGAS (S Hidalgo, IGEPN– 21 de septiembre de 2022).

Observaciones Visuales

En lo que respecta a las observaciones visuales, la comparación entre la última campaña de mediciones realizada en julio 2022 (a pocos días del sismo de magnitud 5.6Mw) y la campaña del 22 de agosto muestran una dramática disminución en el nivel de agua de las Lagunas Verdes. Se estima un descenso de casi 0,5m en el nivel de las lagunas, lo que se podría traducir como la pérdida de al menos unos 10 mil metros cúbicos de agua. El descenso del agua ha provocado incluso que las Lagunas pierdan su color verdoso característico, hoy se muestran con un tono negruzco (Figura 5).

La zona de Lagunas Verdes y sus aguas son vigiladas por el IG-EPN desde el año 2014 y desde que se tiene registros no se ha visto una disminución tan abrupta en el nivel del agua. Con un pH promedio de 6,25, una conductividad promedio de 46 µS/cm y temperaturas de entre 7 y 15°c (fluctuantes con el clima) en adición de  las firmas isotópicas de isótopos estables (Sierra, 2022) se ha interpretado que estas lagunas corresponden a un cuerpo de agua superficial recargado por lluvia con escaso o nulo aporte de fluidos de origen profundo.

Siendo que la principal recarga de agua de estas lagunas es la lluvia, los factores climáticos como la ausencia de precipitaciones en la zona pudieran contribuir a la disminución del nivel otra explicación plausible y que justificaría más fácilmente el vertiginoso descenso en los niveles es que la frecuente sismicidad haya fracturado el piso a la base de las lagunas aumentando la permeabilidad de las rocas y facilitando la percolación del agua hacia afuera de las lagunas.

Figura 7.- Fotografía comparativa de la zona de Lagunas Verdes el 28 de Julio de 2022, versus el estado actual de las Lagunas el 21 de septiembre de 2022. Se observa una importante disminución en el nivel de las lagunas, así como el afloramiento de la base del islote intermedio.

Deslizamientos en la zona

Tras la ocurrencia de un sismo de magnitud 4,3 del 18 de agosto de 2022 a las 19:22 TL se produjo un deslizamiento en la zona cercana a Lagunas Verdes que provocó un bloqueo en la vía Tulcán- Maldonado. Aunque los escombros fueron removidos rápidamente por las autoridades (Figura 6-A), aún se pueden observar las cicatrices de los fenómenos de remoción en masa de tipo caída, el más grande de ellos puede ser observado en la Figura 6-B, pero se observan otras zonas de inestabilidad y de deslizamientos de menor magnitud, en el borde del escarpe (línea amarilla Figura 3).

Figura 8.- Remoción de escombros del deslizamiento del 18/08/22 en la zona de Lagunas Verdes, foto cortesía de Diario “El Universo” 20/08/22. Cicatriz de deslizamiento tipo caída en el escarpe lateral de la carretera Tulcán-Maldonado, Foto: D. Sierra / IG-EPN 21/09/2022.

Aguas Negras:

Durante las últimas campañas se ha evidenciado una aparente similitud en cuanto a las razones gaseosas medidas en la zona de Aguas Negras comparándolas con las mediciones de las Lagunas Verdes. El equipo MultiGAS fue posicionado cerca de la zona de burbujeo, donde se percibía con mayor intensidad el olor a H₂S (Figura 7). Las concentraciones máximas de CO₂ y H₂S, fueron 2822 y 118 ppm respectivamente. Estos valores son similares a los registrados en la campaña de julio, pero elevados respecto a campañas anteriores.

La razón CO₂/H₂S obtenida en este sitio mantiene la tendencia observada desde enero de 2020 (Fig. 3), tal como se observa en la figura 3. Si bien no se observa un cambio en la tendencia general, se observa una disminución en la pendiente de la curva, respecto a las 2 últimas mediciones que también pudiera relacionarse a la perturbación observada en el sistema.

Figura 9. Muestreo de aguas y medición de parámetros físico-químicos en la surgente termal de Aguas Negras (S. Hidalgo, IGEPN– 21 de septiembre de 2022).

Montelodo

La fuente termal de Montelodo, se ubica unos 3 km al sur de Tufiño (Figura 1), dentro de una propiedad agrícola privada. La fuente termal de Montelodo es vigilada periódicamente por el IG-EPN desde enero de 2017. Históricamente, esta fuente se ha caracterizado por temperaturas modestas de aproximadamente 27°C, conductividades promedio de 400 µS/cm y pH de 6,5. Tradicionalmente la fuente consistía en una emanación de agua de bajo flujo desde la pared de roca que posteriormente se mezclaba con un riachuelo de agua fría.

Los pobladores reportan que después del sismo del 25 de Julio de 2022, al menos tres nuevos ojos de agua aparecieron en la pared de roca a escasos metros de la fuente principal, la cual también incrementó significativamente su caudal.  Las nuevas surgentes parecen tener características muy similares a la fuente original, por lo que se presume un origen común.

Lo más probable es que tras el sismo el fracturamiento de las rocas haya permitido un incremento en la permeabilidad, abriendo nuevos caminos para la salida del agua, así mismo el cambio en el estado de esfuerzos pudiera haber generado mayor presión en el interior aumentando el flujo de agua.

Figura 10.- Aparecimiento de nuevas surgentes de agua en la zona de Montelodo, la primera emana directamente de la pared de roca, la otra se encuentra en una pendiente y ha sido entubada por los comuneros para su aprovechamiento.

Concentración de SO₂:

En ninguno de los casos en los que se utilizó el equipo MultiGAS (Lagunas Verdes, Hondón, Aguas Hediondas y Aguas Negras) se detectó la presencia de SO₂, lo cual indica que los 4 puntos de muestreo presentan una actividad principalmente hidrotermal. Los valores de SO₂ que se obtuvieron en los tres sitios (Lagunas Verdes, Aguas Hediondas y Aguas Negras) están en el rango de valores considerados como valores de base o cero, según la precisión del equipo.

Parámetros físico – químicos:

Se presentan los datos de los parámetros físico-químicos en Aguas Hediondas por ser la fuente en la que mejor se han evidenciado cambios a lo largo del tiempo (Figura 9). En cuanto al pH, se observa una tendencia al descenso, lo que se traduce como la emanación de aguas más ácidas.  Por otra parte, la temperatura ha sufrido ligeros incrementos, pasando de 56.6 a 59 °C. La conductividad se mantiene estable en alrededor de 2800 µS/cm. Tanto Lagunas Verdes como Aguas Negras no muestran una variación en estos parámetros. Para el caso del Hondón la temperatura ha disminuido a 83.4 °C, casi dos grados por debajo del valor promedio medido desde 2019 (85 °C). La conductividad no ha mostrado mayor variación y el pH ha disminuido de 7.59 a 6.97.

Figura 11. Gráfico de evolución de los parámetros físico – químicos de las fuentes termales en el campo termal de Aguas Hediondas, desde el 2013 hasta septiembre de 2022.

Evaluación de la amenaza por proximidad a los campos fumarólicos

En las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes: La proporción de CO₂ y H₂S en el ambiente aún alcanza valores bastante elevados, incluso mayores que los detectados las últimas campañas. Respirar aire contaminado con estos gases puede ser perjudicial para la salud sobretodo en concentraciones altas y tiempos de exposición prolongados, puede causar: mareos, malestar general y en casos extremos hasta asfixia, envenenamiento y muerte.

Como se detalló anteriormente en la descripción de cada una de las fuentes de emisión, las concentraciones del gas son sumamente elevadas, por tal razón representan un peligro para quienes se acerquen a estos sitios, por ello se recomienda el uso de máscaras antigás con filtros especiales, las cuales ofrecen protección para gases ácidos y halogenuros. Sin embargo, incluso estas máscaras no resultan de utilidad ante la presencia del CO₂, un gas inoloro, e incoloro, que cuando alcanza altas cantidades se acumula en zonas bajas y reemplaza al oxígeno causando asfixia.

CONCLUSIONES

• Las emisiones gaseosas de las manifestaciones del CV-CCN no muestran concentraciones de SO₂, lo que indica que no existe un aporte evidente de gases de tipo magmático sino únicamente un aporte de gases del sistema hidrotermal.
• La proporción volumétrica y concentración de dióxido de carbono (CO₂) y ácido sulfhídrico (H₂S) en Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes es extremadamente elevada. Por lo cual representa una amenaza para la seguridad y salud de quienes se acerquen a las surgentes de agua y gas.
• En las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes es notoria una perturbación en el sistema hidrotermal, perceptible mediante la razón CO₂/H₂S, la cual se muestra contraria a la tendencia observada entre 2020, hasta marzo de 2022.
• En los últimos tiempos, los parámetros físico químicos de las fuentes termales del Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro no han mostrado cambios significativos, con excepción de Aguas Hediondas que ha mostrado un descenso en el pH y un incremento de temperatura de 56 a 59 °C, aunque cabe destacarse que estas variaciones no difieren de las que ya se han observado en años pasados.
• El campo termal de El Hondón, no ha mostrado cambios respecto a lo observado el mes de julio, es decir, no hay evidencias de nuevo fracturamiento o aparecimiento de nuevas surgentes termales. Sin embargo, la alta inestabilidad del sitio y las altas temperaturas del agua constituyen una potencial amenaza para las personas que se acerquen a la zona.
• Luego del sismo de 25 de julio (Magnitud 5.6Mw) se han evidenciado cambios morfológicos y variaciones en el sistema hidrotermal. Buenos ejemplos son la disminución en el nivel de agua las Lagunas Verdes, los deslizamientos en la misma zona y el reporte de nuevas surgentes de agua en la zona de Montelodo. Todo esto se atribuye presuntamente al fracturamiento de las rocas favorecido por la sismicidad

RECOMENDACIONES:

Con base en las observaciones de campo se recomienda:

• Informar a la población sobre los peligros asociados a la emisión de gases en las fuentes termales de: “El Hondón”, “Aguas Negras” y la zona de emisión de aguas y gas que está amurallada en “Aguas Hediondas”.
• Dado que el Balneario de Aguas Hediondas se ubica a una distancia prudente de la zona de emisión (misma que ha sido tradicionalmente restringida al público y se encuentra amurallada) y considerando además que en la zona de las piscinas no se han registrado concentraciones anómalas de gas ni cambios morfológicos que sugieran algún peligro para la integridad de las personas, por el momento no existen motivos que ameriten suspender las actividades turísticas y recreacionales en el Balneario de Aguas Hediondas.
• Tomar acciones preventivas en la zona de Lagunas Verdes, la cual se caracteriza por la fuerte emisión de gases pero que no puede ser fácilmente restringida, por estar directamente sobre la carretera, además de ser una zona de actividad minera (canteras).
• Revisar la estabilidad de los taludes en las zonas aledañas a Lagunas Verdes, pues en caso de ocurrir nuevos movimientos sísmicos es probable que se den nuevos deslizamientos dada la inestabilidad de los taludes.
• Aunque la sismicidad ha disminuido hasta alcanzar niveles de base, las complejas interacciones entre el sistema magmático del CV-CCN, el sistema de fallas regional del El Ángel y el sistema hidrotermal, podrían conducir a nuevos episodios de elevada actividad sísmica, por lo que se recomienda mantenerse siempre informados sobre posibles cambios en la actividad del volcán.

Al momento de emisión del presente informe los niveles de actividad de volcán son: SUPERFICIAL MUY BAJA sin cambio, e INTERNA BAJA sin cambio. En caso de presentarse novedades respecto a la actividad del CV-CCN, el IG-EPN informará oportunamente.

REFERENCIAS:

• Aiuppa, A., Burton, M., Murè, F., Inguaggiato, S., 2004. Intercomparison of volcanic gas monitoring methodologies performed on Vulcano Island, Italy. Geophysical Research Letters 31.
• Bernard, B., Andrade, D., 2011. Mapa del volcanismo Cuaternario del Ecuador.
• CELEC EP & ISAGEN, 2012. Plan de desarrollo Integral y preparación del alcance de los estudios técnicos de la fase de prefactibilidad del Prospecto Tufiño-Chiles-Cerro Negro. Segundo Informe Fase II.
• IGEPN, 2022. INFORME ESPECIAL COMPLEJO VOLCÁNICO CHILES – CERRO NEGRO No. 2022-03.
• IGEPN, 2014a. Informe de Actividad del Volcán Chiles - Cerro Negro N^o23.
• IGEPN, 2014b. Informe de Actividad del Volcán Chiles - Cerro Negro N^o27.
• Monsalve, L.M., Laverde, C.A., 2014. CONTRIBUCIÓN AL REGISTRO HISTÓRICO DE ACTIVIDAD DE LOS VOLCANES CHILES Y CERRO NEGRO (FRONTERA COLOMBO-ECUATORIANA.
• Santamaría, S., Telenchana, E., Bernard, B., Hidalgo, S., Beate, B., Córdova, M., Narvaez, D., 2017. Registro de erupciones ocurridas en los Andes del Norte durante el Holoceno: Nuevos resultados obtenidos en la turbera de Potrerillos, Complejo Volcánico Chiles-Cerro Negro.
• Shinohara, H., 2005. A new technique to estimate volcanic gas composition: plume measurements with a portable multi-sensor system. Journal of Volcanology and Geothermal Research 143, 319–333.
• Sierra, D., 2022. Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del Norte de los Andes Ecuatorianos (Tesis Doctoral). Universidad de Buenos Aires, Argentina.
• Villarroel, M., Mandon, C., Viveiros, M.F., Guillen, D., Nelson, K., 2021. Soil CO2 emissions at Chiles volcano, Ecuador: Survey from Aguas Hediondas and Lagunas Verdes, in: AGU Fall Meeting Abstracts. pp. V41A-06.

Realizado por: D. Sierra, M. Almeida, S. Hidalgo
Revisado por: M. Ruiz
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El 29 de marzo de 2023, Técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) llevaron a cabo una visita a las fuentes de agua y vertientes naturales localizadas en las inmediaciones del volcán Cotopaxi con la finalidad de medir los parámetros físico-químicos de las aguas y realizar el muestreo de las mismas.

Figura 1.- Medición de parámetros físico-químicos fuentes Hummocks 1 (Foto: D Sierra/IG-EPN).

Los técnicos recorrieron fuentes termales, surgentes de agua y drenajes superficiales de la zona. Donde tomaron mediciones de pH, Conductividad, temperatura y ORP de las aguas. Adicionalmente se recolectaron muestras que serán posteriormente analizadas en el CICAM (Centro de Investigación y Control Ambiental de la EPN) para conocer la composición de los elementos mayoritarios.

Figura 2.- Medición de parámetros físico-químicos y muestreo en las fuente termal de Salitre (Foto: E. Telenchana y D Sierra/IG-EPN).

Este tipo de campañas de medición se realizan de manera periódica en los principales volcanes del Arco Volcánico Ecuatoriano con la finalidad de identificar posibles cambios que pudieran presentarse en las fuentes en el caso de ocurrir algún cambio en la actividad volcánica. El Volcán Cotopaxi se encuentra en un nuevo proceso eruptivo desde octubre de 2022.

Figura 3.-Toma de muestras en la fuente de Salitre y en el Río Pita (Foto: E. Telenchana y D Sierra/IG-EPN).

¿Quieres saber más sobre las fuentes termales? Descarga nuestro tríptico informativo “Fluidos Volcánicos (Aguas termales y gas)”: https://www.igepn.edu.ec/publicaciones-para-la-comunidad/comunidad-espanol/21957-fluidos-volcanicos-aguas-termales-y-gas

E. Telenchana, D. Sierra.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional