Gracias a la beca financiada por los productores del documental "Fire of Love", Anais Vásconez, investigadora del IG-EPN, culminó exitosamente su investigación sobre las erupciones del Cotopaxi en el prestigioso Laboratorio Magmas y Volcanes en la Université Clermont-Auvergne, Francia. Este estudio se enmarca dentro del convenio de cooperación entre el Instituto Geofísico, el departamento de Geología de la EPN, y el IRD.

Durante su estadía en Clermont-Ferrand, la científica del IG-EPN avanzó con el estudio de inclusiones magmáticas dentro de cristales recuperados en los productos eruptivos de las erupciones ocurridas en 1877, 1853, 1768, 1744 y el siglo X del volcán Cotopaxi.

Luego de haber analizado el CO2 de las burbujas y haber pulido los cristales hasta exponer las inclusiones magmáticas en la superficie, se utilizó la espectroscopía Raman para analizar el contenido de agua (H2O) de las más de 70 inclusiones magmáticas encontradas en cristales de plagioclasa y piroxeno (Figura 1).

Figura 1. Análisis por espectroscopía Raman de una inclusión magmática en un cristal de piroxeno recuperado de cascajo expulsado durante la erupción de 1877 del Cotopaxi.

Conocer el contenido de agua de estas pequeñas gotas de magma que los cristales incorporaron al crecer, es una de las piezas que nos permiten entender mejor la explosividad de las erupciones del Cotopaxi, así como la profundidad y temperatura a la cual se encontraba el reservorio magmático antes de cada erupción. Al conocer la variación de estos parámetros entre las diferentes erupciones del Cotopaxi, podemos comprender y modelar de mejor manera su actividad pasada y así prepararnos mejor para su actividad futura.

La figura 2 muestra el espectro Raman luego de hacer el tratamiento de los datos de una inclusión magmática atrapada en una plagioclasa de la erupción de 1744. La cantidad de agua se calcula en base al área debajo de la curva que dibuja el espectro.

Figura 2. Espectro Raman del agua en una inclusión magmática que se encuentra en un cristal de plagioclasa de la erupción de 1744 del volcán Cotopaxi.

Al usar la espectroscopía Raman hay una dificultad peculiar para analizar el porcentaje de agua en inclusiones magmáticas que contienen minerales de magnetita, ya que sus espectros se solapan, atenuando el espectro del agua. En el caso de las inclusiones magmáticas del Cotopaxi, la gran mayoría contiene magnetita, por lo que es necesario corregir los valores de agua obtenidos a través de este método.

Por esta razón, 11 cristales fueron fijados en el elemento químico Indio (49In) para que la Dra. Federica Schiavi, investigadora del IRD-LMV pueda analizar las 17 inclusiones magmáticas que se encuentran en su superficie por espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS, por sus siglas en inglés), método que no es afectado por la presencia de magnetita. El objetivo es comparar los porcentajes de agua sugeridos por el Raman con los porcentajes de agua medidos por el SIMS para cada inclusión, y, en combinación con los valores de intensidad del espectro de la magnetita, proponer una corrección para los valores de agua. De esta forma, se podrá recalcular los porcentajes de agua presentes en las más de 70 inclusiones magmáticas del Cotopaxi.

Por otra parte, los elementos mayores de las más de 70 inclusiones y de los cristales que las rodean fueron analizados por microanálisis en una sonda electrónica (EPMA, por sus siglas en inglés, figura 3). Estos incluyen los óxidos del sílice (SiO2), titanio (TiO2), aluminio (Al2O3), hierro (FeO), manganeso (MnO), magnesio (MgO), calcio (CaO), sodio (Na2O), potasio (K2O), y fósforo (P2O5).

Figura 3. Izquierda: Microanalizador por Sonda de Electrones (EPMA, por sus siglas en inglés) del Laboratorio de Magmas y Volcanes en la Universidad de Clermont-Auvergne, Francia. Derecha: Sala de control del EPMA durante el análisis geoquímico de una inclusión magmática en un cristal de piroxeno recuperado de cascajo expulsado durante la erupción de 1877 del Cotopaxi.

En total se tomaron 143 medidas de elementos mayores con la microsonda electrónica. La figura 4 muestra dos ejemplos de los datos obtenidos a través de este análisis.

Figura 4. Diagramas de variación de elementos mayores de las más de 70 inclusiones magmáticas encontradas en cristales de plagioclasa y piroxeno de las erupciones de 1877, 1853, 1768, 1744 y del siglo X del volcán Cotopaxi. Izquierda: variación de óxidos alcalinos con respecto al contenido de dióxido de sílice. Derecha: variación de óxido de magnesio con respecto al contenido de dióxido de sílice.

Para completar las piezas necesarias para desentrañar las condiciones físicas pre-eruptivas de los magmas del volcán Cotopaxi, en un próximo paso la Dra. Federica Schiavi y el Dr. Pablo Samaniego, investigadores del IRD-LMV, analizarán los elementos volátiles cómo el flúor (F), azufre (S) y cloro (Cl) de las mismas inclusiones magmáticas. Además, analizarán los elementos mayores y los elementos volátiles del vidrio volcánico syn-eruptivo, es decir, la matriz de la roca volcánica que fue expulsada durante cada erupción.

Figura 5. Láminas delgadas de cascajo de las cinco erupciones del Cotopaxi listas para ser analizadas por Microanálisis de Sonda Electrónica. Las zonas de interés revisadas previamente en microscopio binocular están señaladas por los círculos negros y blancos.

De esta forma, podremos comparar la composición inicial (magma dentro de la cámara magmática antes de la erupción, atrapado en cristales al crecer) con la composición final (magma expulsado durante la erupción, que se enfrió y formó el material volcánico emitido durante las erupciones). Esto es últil para entender procesos como la alimentación de la cámara magmática por magma fresco, la cristalización dentro de la cámara magmática y la desgasificación antes de cada una de las erupciones.

A. Vásconez Müller, F. Schiavi, P. Samaniego, S. Hidalgo
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Durante la ceremonia del 96 aniversario del Instituto Geográfico Militar (IGM) llevado a cabo el día 9 de mayo de 2024, se hizo la entrega simbólica del primer “Mapa Regional de Amenazas Volcánicas Potenciales del Volcán Cotopaxi, Zona Oriental”. El mapa es la primera edición oficial para la zona Oriental y complementa la información disponible de los mapas de la zona Norte y Sur, que van en su cuarta edición (https://www.igepn.edu.ec/cotopaxi-mapa-de-amenza-volcanica).

Figura 1. Entrega simbólica del Mapa Regional de Amenazas del volcán Cotopaxi, Zona Oriental.

Una versión preliminar del mapa oriental fue entregada en 2015 en respuesta a la reactivación del volcán Cotopaxi de ese mismo año. Para más información sobre este evento visite este enlace: https://www.igepn.edu.ec/interactuamos-con-usted/1217-socializacion-del-mapa-preliminar-de-amenazas-potenciales-del-volcan-cotopaxi-zona-oriental

El mapa de amenazas es el resultado del arduo trabajo de campo, recopilaciones bibliográficas y modelamiento numérico de fenómenos volcánicos liderado por el IG-EPN y constituye un instrumento de planificación regional, dirigido a las autoridades, encaminado a la toma de decisiones y la gestión del riesgo en caso de una eventual erupción del volcán Cotopaxi, similar a la ocurrida en 1877. Por otra parte, el IGM es el organismo gestor de la cartografía oficial en el país y fue el encargado de elaborar el diseño del mapa e incluir la información cartográfica de base. Además, el IGM se encarga de la impresión de los mapas, los cuales son posteriormente entregados de forma gratuita a las autoridades de turno, Secretaría de Gestión de Riesgos y comunidad en general.

Figura 2. Trabajos de validación del Mapa Oriental de amenazas del volcán Cotopaxi en la zona de Sindy. Foto: F.J. Vasconez.

En caso de erupciones futuras, similares a la de 1877, grandes flujos de lodo y escombros (lahares primarios) descenderían por los drenajes del volcán. Las zonas de afectación de los drenajes Norte y Sur son bien conocidas por el público y ampliamente difundidas por las autoridades locales y medios de comunicación. Sin embargo, el conocimiento de la zona oriental era limitado. Ejemplo de ello es que los mapas Norte y Sur cuentan con cuatro ediciones, mientras que para el oriente esta es su primera edición.

Figura 3. Representación artística de la erupción del Cotopaxi de 1877. La ilustración muestra flujos piroclásticos descendiendo por los flancos del volcán, derritiendo el glaciar y formando lahares que alcanzan zonas pobladas. Ilustración: D. Sierra (IG-EPN).

Hacia el oriente, los lahares recorrerían toda la cordillera Real hasta llegar a los ríos Jatunyaku-Napo, en donde, infraestructura crítica y un gran número de poblaciones como Puerto Napo, Puerto Misahuallí y Punta de Ahuano, podrían verse severamente afectadas. En consecuencia, este mapa constituye una herramienta para la planificación territorial y el desarrollo futuro de las poblaciones en la región Amazónica; una región consiente de sus amenazas naturales, y por ende encaminado a la reducción de riesgos de desastres.

Figura 4. El director del Instituto Geofísico Dr. Mario Ruíz (izquierda) y el autor principal del mapa Francisco J. Vasconez (derecha) enmarcan el primer mapa oficial de amenazas del volcán Cotopaxi, Zona Oriental.

FJ Vasconez, D. Sierra
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El 7mo Taller de Gases Volcánicos NOVAC continúa en las inmediaciones del volcán El Reventador, el cual se realizará hasta el 12 de mayo. 40 científicos de diversos países se encuentran reunidos, intercambiando sus experiencias en la vigilancia volcánica y en particular en el monitoreo de los gases volcánicos.

Luego de haber realizado la visita a una estación de campo y se realizaron trabajos en sitio, se continuó con el intercambio de experiencias en el cuarto día de trabajo, en el cual se presentaron las experiencias de la red NOVAC en distintos países, como son Islandia, Indonesia, Perú, Monserrat, Nueva Zelanda, México, Colombia y en el estado de Alaska, en Estados Unidos.

Fredy Apaza explica las emisiones de gases durante el proceso eruptivo del volcán Ubinas durante el 2023.

Julián Ramírez Valencia habla sobre el monitoreo de gases volcánicos en el volcán Nevado del Ruiz.

Francisco Montalvo nos explica sobre el estado actual de NOVAC en los volcanes activos de El Salvador.

Mario Diaz muestra la instalación y mantenimiento de la red DOAS en el volcán Popocatépetl.

Santiago Arellano habla sobre las plumas en 3+1‐D: inversión tomográfica de datos NOVAC.

Wendel Alexander Gutiérrez Paxtor cuenta las experiencias y desafíos con el monitoreo de gases en el INSIVUMEH.

Fabricio Carbajal muestra la Calculadora de flujo de SO₂ (SO₂FC), el cual se utiliza para medir el flujo de SO₂ con TROPOMI.

Carlos Laverde Procesamiento y análisis de imágenes satelitales de SO2 utilizando herramientas de software abiertas y gratuitas para complementar los datos de las redes NOVAC.

Christoph Kern Una visión sinóptica de la teledetección de gases volcánicos desde la tierra, el aire y el espacio.

G. Pino, S. Hidalgo, S. Arrais
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El 7mo Taller de Gases Volcánicos NOVAC continúa en las inmediaciones del volcán El Reventador, el cual se realizará hasta el 12 de mayo. 40 científicos de diversos países se encuentran reunidos, intercambiando sus experiencias en la vigilancia volcánica y en particular en el monitoreo de los gases volcánicos.

Durante el tercer día de trabajo se presentaron las experiencias de la red NOVAC en distintos países, como son Costa Rica, Indonesia, Ecuador, México,

Marteen de Moor explica sobre el monitoreo de las interacciones hidrotermales y magmáticas en el volcán Poás.

Christoph Kern mostrando los pronósticos de explosiones en el volcán Sinabung, en Indonesia, basado en las tasas de emisión de SO2.

Tom Pering habló sobre las cámaras UV de bajo costo para el monitoreo permanente de emisiones de SO2.

Freddy Vásconez explicó sobre el uso de un sistema multicámaras para el monitoreo de volcanes.

Claudia Rivera mostró los resultados de las espectroscopías combinadas entre luz solar directa ultravioleta e infrarroja en el volcán Popocatépetl, en México.

Jonas Kuhn explica la forma de medir frecuencias volcánicas altas mediante luz cenital.

Charlotte Barrington muestra el trabajo sobre el uso de la frecuencia espacial para analizar los espectros UV de columnas volcánicas.

En horas de la tarde el grupo ascendió a un mirador en las cercanías del volcán, para realizar pruebas con los instrumentos de medición, realizar fotografías y discutir en sitio las experiencias de cada une dentro del proyecto NOVAC.

Durante la noche, se realizaron fotografías y videos de la actividad explosiva del volcán El Reventador, utilizando cámaras térmicas y cámaras visibles con larga exposición.

G. Pino, P. Williams
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El 7mo Taller de Gases Volcánicos NOVAC continúa en las inmediaciones del volcán El Reventador, el cual se realizará hasta el 12 de mayo. 40 científicos de diversos países se encuentran reunidos, intercambiando sus experiencias en la vigilancia volcánica y en particular en el monitoreo de los gases volcánicos.

Durante el segundo día de trabajo se presentaron las experiencias de la red NOVAC en distintos países, como son Islandia, Indonesia, Perú, Monserrat, Nueva Zelanda, México, Colombia y en el estado de Alaska, en Estados Unidos.

Melissa Pfeffer, explicando las mediciones de SO2 realizadas mediante DOAS durante las erupciones de 2021‐2024 en la península de Reykjanes, en Islandia.

Rachmad Widyo Laksono demostrando las medidas de gas en el volcán Merapi, en Indonesia.

Jorge Luis Mamani Sotomayor, contando su experiencia al realizar medidas de gases en los volcanes Sabancaya y Ubinas.

Pyiko Williams, la experiencia de las erupciones en Monserrat.

Agnes Mazot, mostrando a los asistentes lo aprendido durante dos años del monitoreo de SO2 en el volcán Ruapehu, en Nueva Zelanda.

Nick Varley, contando sobre el monitoreo de gas en el Volcán de Colima, en México.

Yenny Hache, explicando el radio de medición entre BrO y SO2 en el volcán Galeras entre el 2007 y 2010.

Skye Kushner indicando las mediciones de SO2 con un único instrumento en los volcanes Cleveland, Korovin, y Gareloi, en el estado de Alaska, Estados Unidos.

Adicionalmente, se continuaron con los talleres prácticos tanto en la capacitación del uso del software NOVAC y de las estaciones de medición que son donadas a los países miembros del proyecto NOVAC.

Santiago Arellano (CHALMERS) dirigiendo la capacitación sobre el uso del software NOVAC.

Capacitación sobre los instrumentos para la medición de SO2, desarrollado dentro del proyecto NOVAC.

Durante la noche, se realizaron fotografías y videos de la actividad explosiva del volcán El Reventador, utilizando cámaras térmicas.

G. Pino, S. Hidalgo, S. Arrais, F. Vásconez
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional