Disminución de la energía sísmica y el tamaño de emisiones de las cenizas. Posibilidad de nuevos pulsos de actividad.

Resumen:
Desde el 5 de septiembre (informe N.- 14) se ha registrado un descenso en los niveles de energía sísmica y en el tamaño y contenido de ceniza de las columnas de emisión del volcán Cotopaxi.  Se destaca la ocurrencia de un sismo de magnitud 3.4 a 4.5 km bajo el cráter del volcán y el progresivo incremento de material juvenil en la ceniza del volcán, el cual tiene como fuente la fragmentación de magma en el interior del conducto.  Esta disminución de la actividad puede ser temporal y podría ser seguida por nuevos pulsos de actividad eruptiva.

Sismicidad:
Desde el Informe Especial N.- 14 emitido el 05 de septiembre, el volcán Cotopaxi ha continuado mostrando un descenso temporal en los niveles de energía sísmica liberada (Fig. 1).  Esta disminución está relacionada a una reducción en las amplitudes del tremor de emisión, las mismas que entre el 22 y el 29 de agosto de este año alcanzaron valores muy altos como se aprecia en la figura 1.

En los sismogramas se observa que los episodios de tremor son seguidos por periodos de algunas horas de relativo silencio sísmico (Fig. 2).  En estos periodos se observan algunos sismos locales, de los cuales se debe destacar el sismo de las 11h58 (tiempo local) del 7 de septiembre ocurrido a 4.5 km de profundidad bajo la cumbre.  Este evento tuvo una magnitud de 3.4, constituye uno de los sismos de mayor magnitud detectado en el volcán en las últimas semanas.

Entre el 1 y 8 de septiembre se ha registrado un número importante de eventos sísmicos (Tabla 1).  Sus hipocentros están localizados entre 2 a 11 km bajo la cumbre (Fig. 3).  Muchos de estos eventos son tremores, sismos tipo VT (fracturamiento de rocas), LP y VLP (movimiento de fluidos en el interior del volcán).

Caída de Cenizas:
En base de mediciones realizados por personal del IGEPN de la distribución, espesores y pesos de las cenizas que han caído en los alrededores del volcán, se puede destacar que durante la semana pasada, del 28 Agosto al 04 de Septiembre del 2015, la zona más afectada fue la del Parque Nacional Cotopaxi, donde se midieron hasta 2 kilogramos de acumulación de ceniza por metro cuadrado durante este periodo.  Esta zona comprende 9 km2 de superficie.  Mientras la zona con caídas de hasta 200 g/m2 mide aproximadamente 150 km2 (Fig. 4).

En base a los datos obtenidos se estima que han caído 122,000 m3 de ceniza, calificando que la erupción tiene un nivel de explosividad VEI = 1 (VEI son las siglas del Índice de Explosividad Volcánica, el cual es un referente del tamaño de las erupciones).  Este volumen es alrededor de la tercera parte de lo que cayó en la semana pasada (410,000 m3).  Desde el 14 de agosto del presente, cuando empezó la expulsión del material piroclástico, se ha acumulado en el terreno unos 680,000 m3 de ceniza. Del análisis de las muestras de ceniza se ha encontrado un aumento en la proporción de fragmentos juveniles (provenientes de magma fresco) en la ceniza.

Emisión del SO2:
Los valores de SO2 han bajado en una manera importante.  En la imagen satelital se observa una pequeña nube de este gas magmático.  El tamaño observado en los días anteriores fue 4 a 5 veces mayor en su cobertura (Fig. 5).

Mediciones termales: El día 9 de septiembre, un grupo de técnicos del IG, con el apoyo logístico del MICS, realizaron un sobrevuelo al volcán en una aeronave Twin Otter de la FAE. Las condiciones de nubosidad durante el vuelo fueron desfavorables, la mayor parte del tiempo el volcán permaneció entre nubes. Sin embargo se pudo realizar mediciones de la columna de emisión, la cual presentaba un contenido moderado a alto de ceniza, elevándose unos 200 a 300 m sobre el cráter, para luego dirigirse hacia el W; las medidas con cámara infrarroja de esta emisión dieron una temperatura (TMA) de 27.1° C (Fig. 6), muy inferior a los 200.3° C medidos durante el vuelo del 3 de septiembre.

Al igual que lo observado durante el vuelo del 3 de septiembre, tampoco en esta ocasión se observaron bloques acompañando a las columnas de emisión, como se pudo observar en las imágenes térmicas durante el vuelo del 26 de agosto. Igualmente se debe indicar que en varios sitios de los flancos se pudo observar la presencia de nuevas anomalías termales en el glaciar, las mismas que no habían sido vistas anteriormente.

Observaciones Visuales:
En los últimos días se han observado columnas de ceniza que no suben más de 1 km por encima del cráter.  El domingo 06 de Septiembre, las emisiones del volcán tuvieron poco contenido de ceniza y su columna no subió más de 1 km sobre el nivel del cráter (Fig. 7).

Durante el vuelo del día 9 de septiembre, de manera similar a lo que se observó en el glaciar del flanco N durante el vuelo del 3 de septiembre, fue notorio observar en el flanco S la presencia de agua y humedad en el contacto del glaciar con la superficie del terreno, desde allí se formaban delgados hilos de agua los que descendían aguas abajo por el flanco  (Fig. 8) hasta los drenajes principales del volcán; adicionalmente se observó que el glaciar se encontraba completamente distorsionado por la presencia de innumerables grietas que lo cruzaban, estas no habían sido vistas con anterioridad, posiblemente esto obedece al descongelamiento del glaciar.

Escenarios:
Considerando los datos obtenidos, se plantean como posibles los escenarios 2a y 2b para las próximas semanas, que fueran presentados en el Informe Especial N.- 9 del 21 de agosto del 2015, los cuales contemplan la ocurrencia de ascensos de volúmenes de magma desde la cámara magmática hacia el reservorio:

2a) Llegan lentamente varios pulsos de nuevo magma al reservorio, espaciados entre sí por un tiempo de varias semanas o meses. En este caso, varios pulsos de actividad eruptiva se materializan varias veces, con lo que el presente proceso eruptivo se prolonga por meses (tipo Tungurahua). Los espesores de ceniza acumulados son importantes en las direcciones predominantes del viento. La erupción termina siendo una VEI 2-3.

2b) Los pulsos de magma que ascienden tienen volúmenes mayores y una mayor velocidad de ascenso. Esto hace que las altas presiones producidas abran violentamente el conducto volcánico y se produzcan erupciones paroxismales de VEI 3-4 (tipo junio, 1877) con la generación de flujos piroclásticos en todos los flancos dado el carácter central del cráter, con predominancia hacia la dirección del viento. Los flujos piroclásticos en su contacto con el glaciar disparan lahares que bajan por uno o todos los tres drenajes que nacen en el volcán.  Estos lahares (flujos de escombros) viajan decenas o cientos de kilómetros por los valles de los ríos y producen depósitos de decenas de metros de altura. A las erupciones paroxísmicas, siguen otras menores que van decayendo en intensidad hasta que cesan luego de varios meses o años. Dependiendo del tamaño de los episodios eruptivos se producen o no más lahares aunque de volúmenes y caudales mucho menores que el evento principal. El tamaño final de la erupción es un VEI 4.

Estos escenarios pueden ser cambiados en el futuro de acuerdo a la evolución de la actividad del volcán.

Conclusiones:
Se ha registrado una disminución en el tamaño de los episodios de tremor, lo cual está relacionado a una disminución tamaño de las emisiones de ceniza.  También se ha observado una disminución en el contenido de ceniza en las columnas de emisión.

La ocurrencia de un sismo de magnitud 3.4 bajo el cráter y los cambios observados en la proporción de material juvenil en la ceniza sugieren que el magma continúa moviéndose lentamente en el interior del volcán.  Por lo indicado, se considera que la disminución de la actividad que se ha observado en los últimos días puede ser temporal y no se puede descartar la ocurrencia de nuevos pulsos de actividad eruptiva.

PM,MR,BB,PR
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Con el apoyo logístico de una aeronave por parte del MICS, personal del Instituto Geofísico semanalmente realiza sobrevuelos desde el aeropuerto de Tababela en dirección al volcán Cotopaxi, en un avión Twin Otter de la FAE (452).

La finalidad de estos sobrevuelos es:

* Toma de imágenes térmicas del volcán

* Monitoreo de la actividad superficial

* Evaluación de gases con el instrumento multigases.

Toda esta información es recopilada para los informes diarios y especiales que realiza el IGEPN en el monitoreo del volcán Cotopaxi.

Tres expertos del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) del Observatorio de Cascadia se encuentran en el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN) para colaborar en el robustecimiento del sistema de detección en el caso de un descenso de flujos de lodo (lahares) en el volcán Cotopaxi, en la elaboración de pronósticos en el caso de una eventual erupción del volcán y compartiendo sus conocimientos sobre el monitoreo volcánico y atención científica durante una crisis.

El Domingo 6 de septiembre de 2015 un grupo de técnicos del Instituto Geofísico formado por la MSc. Patricia Mothes, el Dr. Hugo Yepez, el Dr. Minard Hall, el MSc Patricio Ramón junto a los geofísicos Wendy McCausland, John Pallister y Andrew Lockhart visitaron desde San Rafael hasta la zona norte del volcán, donde los técnicos del IGEPN explicaron las zonas de afectación por flujos de lodo y ceniza que se verían afectadas por una eventual erupción.

Observaciones visuales y térmicas del volcán, disminución de la energía sísmica y características de las cenizas analizadas

05 de Septiembre de 2015

Observaciones y mediciones realizadas desde avión:
El día 3 de septiembre, con el apoyo logístico de una aeronave por parte del MICS, se efectuó un sobrevuelo desde el aeropuerto de Tababela en dirección al volcán Cotopaxi, en un avión Twin Otter de la FAE (452), al mando del Cap. Byron Pardo, siguiendo la ruta que se muestra en la figura 1.

Durante la aproximación al volcán se pudo apreciar una columna de emisión que se elevaba unos 1000 m sobre el cráter y luego se dirigía hacia el W, posteriormente por efecto de los vientos de altura ésta cambiaba su rumbo y se dirigía hacia el norte (Fig. 2), fue posible observarla cruzando sobre el aeropuerto de Tababela.

Una vez en el sector del volcán se observó que éste emitía una columna de vapor de agua con un contenido moderado a alto de ceniza, la cual ascendía hasta unos 1000 m de altura sobre el cráter, inicialmente desplazándose sobre el flanco occidental y luego en dirección al norte, donde alcanzó una altura de unos 8500 msnm, de acuerdo al reporte de la VAAC. La cobertura de ceniza sobre el volcán va desde el flanco superior NNE hasta el flanco SSW.

Como ya se mencionó en informes anteriores, en varias zonas de la parte superior de algunos glaciares se continúa observando la presencia de nuevas grietas, principalmente en los flancos E y NE y sobre la pared de Yanasacha. Zonas con desprendimientos de rocas y acumulación de material al pie de la pared, se observaron en el sector de Yanasacha. Tanto en el sector de la cumbre norte, como en la cumbre sur y otras partes altas del cono, se observó la acumulación de bloques balísticos, así como de pequeños cráteres de impacto de los mismos bloques que son expulsados durante las emisiones.

En esta oportunidad, en un momento cuando la intensidad de la emisión disminuyó, se pudo observar de mejor manera una parte del interior del cráter. Se confirmó que el glaciar circular al interior del cráter (dona), en el sector sur, debido a la actividad del volcán, ha disminuido significativamente en sus dimensiones y presenta grandes fracturas (Fig. 3), lo cual podría indicar que el mismo ha experimentado un proceso de fusión. De manera general se puede decir que las zonas de fusión del glaciar en los flancos superiores del volcán han incrementado sus dimensiones.

Fue notorio observar en el flanco N la presencia de agua y humedad en el contacto del glaciar con la superficie del terreno, desde allí se formaban delgados hilos de agua los que descendían aguas abajo por el flanco (Fig. 4) hasta los drenajes principales del volcán.

Dadas las condiciones de la emisión continua, el monitoreo termal se lo hizo únicamente en los flancos N, E, S y en la parte S del cráter interno. Las temperaturas más altas que se registraron fueron en la columna de emisión con una temperatura (TMA) de 200.3° C (Fig. 5), esto es una temperatura mayor que la registrada en la columna de emisión del 26 de agosto, que fue del orden de 150° C. En algunas zonas de los flancos S y E se nota un incremento de pocos grados centígrados de las temperaturas en relación a lo medido el 26 de agosto, por ejemplo la zona flanco Sur 4 y la zona flanco oriental 1.  En las zonas restantes se mantienen las temperaturas o hay una disminicion.

Es interesante también notar que en esta ocasión no se observaron bloques acompañando a las columnas de emisión, como se pudo observar en las imágenes térmicas durante el vuelo del 26 de agosto. Por otro lado se debe indicar que en varios sitios de los flancos se pudo observar la presencia de nuevas anomalías termales que no habían sido vistas anteriormente, como se muestra en la figura 5.

Sismicidad:
Por otro lado la sismicidad ha mantenido niveles de amplitudes sísmicas presentan valores menores comparados con hace una semana (Fig. 6), aunque sus valores son aún mucho mayores a los niveles anteriores a Junio.

Los señales sísmicas están caracterizadas por episodios de tremor de amplitud moderado (Fig.7) y de eventos sísmicos discretos ocasionales cuyos ubicaciones están alineados con el conducto volcánico a varios kilómetros de profundidad, especialmente unos sismos volcano-tectonicos y VLP´s del 01 y 02 de Septiembre que fueron reportados en el reporte No. 13 (Fig. 8a y 8b).

Características de las cenizas analizadas:
Muestras de cenizas que cayeron en el flanco occidental del volcán Cotopaxi, entre el 15 a 26 de agosto, fueron analizadas en el laboratorio del Dr. Pierre Delmelle de la Universidad de Louvain, Bélica, especialista en la química de las cenizas y sus efectos sobre la agricultura y vida humana. Los resultados (Tabla 1) muestran que las cenizas tienen un pH relativamente bajo, concentraciones de sulfatos (SO4) y mayormente concentraciones de fluor (F) y cloruro (Cl) no elevadas.

El especialista Delmelle dice que el pH bajo pueda tener implicaciones en el piel y el sistema digestivo de los animales herbívoros quienes se alimentan de la hierba cubierta con la ceniza.  Las plantas pueden sufrir de la acidez y eventualmente podría ser corrosivo para techos y metales.   El elemento fluor (F) no parece tener los niveles para causar problemas en las articulaciones o dientes de los animales herbívoros, una condición que se llama flurosis y que fue evidente en el salud de los animales durante erupciones basálticas en Chile del volcán Lonquimay.

Las cenizas que actualmente están siendo lanzadas por el volcán Cotopaxi son el producto de la erosión de las rocas del conducto o del sistema hidrotermal del volcán, donde hay un ambiente de roca alterada por condiciones ácidas, particularmente con respecto al SO4.  Eventualmente, si el sistema eruptivo muestra una mayor concentración de partículas magmáticas de material juvenil (nueva magma), el pH debe subir (normalizarse) y tendría una menor concentración de SO4.   Todos los días se está recolectando cenizas y estas son analizadas por miembros del IGEPN para identificar cambios de productos de sistema hidrotermal a uno mayormente magmático.

Resumen:
Se ha registrado un incremento de las temperaturas en la columna eruptiva de gases y cenizas.  Las amplitudes de las señales sísmicas no muestran una tendencia creciente, pero se han detectado sismos discretos ocasionales que están alineados con el conducto a profundidades de entre 3 a 11 kilómetros bajo el cráter y que están asociados con la presencia y empuje de magma.  Por otro lado, las cenizas recolectadas y estudiadas hasta el 02 de Septiembre, sugieren que todavía el mayor aporte de estos productos es roca pre-existente y alterada y relacionada con el conducto y no todavía con un nuevo cuerpo magmático.  Esta situación pudría cambiar con la continuación del proceso eruptivo y el correspondiente ascenso de magma.

PR,SV,MA,PM,MR
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Evolución de la actividad eruptiva

Emanación de Cenizas y Gases Volcánicos:
Entre el 28 de agosto, fecha del último informe especial (No. 12) y el día de hoy, se constató una disminución en las alturas y en la concentración de cenizas en las emisiones del volcán Cotopaxi.  Generalmente estas emisiones no pasaron de un kilómetro de altura sobre el nivel del cráter y presentaron una dirección preferencial hacia al occidente - noroccidente, y ocasionalmente tuvieron una dirección hacia el suroccidente.  Sin embargo, hoy a las 11h20TL se produjo una columna de más de 3 km de altura, cuya ceniza de calor blanco cayó en los flancos occidentales del volcán.  Posteriormente, a las 13h43TL se observó una nueva emisión con una columna de más de 4 km de altura.  Ayer hubo reportes de caída de ceniza fina en Sto. Domingo de los Colorados y Manabí (Fig. 1a y b).

En los flancos occidentales del volcán, a niveles sobre los 3200 metros de altura, se observan los depósitos de ceniza fina de color negro que cubre toda la vegetación, los equipos de monitoreo del IGEPN y las instalaciones del Parque Nacional Cotopaxi.  Esta caída de ceniza también es observada en el sur del cantón Ruminahui (Fig. 2a, 2b y 2c).

En el recorrido de la red de cenizómetros del IGEPN (Fig. 3) el día viernes 28 de agosto, se recolectaron datos sobre la cantidad de ceniza acumulada entre los días 22 a 28 de Agosto, durante lo cual se ha observado una cantidad mucho mayor a la que fue registrada la semana anterior con depósitos milimétricos en varios sitios.  En este último ensayo se calculó que se cayó un volumen de ceniza de aproximadamente 630,000 m3, con un peso de 7.71 X 108 kg. El área de mayor afectación está entre San Juan de Pastocalle al sur y El Chaupi al norte (Fig. 4).  Hasta el momento la cantidad de ceniza emitida por el volcán permite calificar la erupción con un índice de explosividad (VEI por sus siglas en inglés) 1.

El pronóstico de dispersión de la nube de ceniza, con una altura promedio de 2 km sobre la cumbre, para hoy se presenta a continuación (Fig. 5).

Se observa que el nivel del gas SO2 se ha mantenido entre 4.000 y 15.000 T/día.  Sin embargo, este valor es subestimado dado que las medidas son opacadas por la presencia de ceniza en el aire (Fig. 6).  

Las mediciones realizadas por el satélite Aura/OMI dieron valores moderados, mostrando claramente una columna con dirección al O-SO entre el 29 y 30 de agosto de 2015 (Fig. 7).

Sismicidad:
Desde el 28 de Agosto hasta anoche, el volcán presentó una disminución en los niveles de energía liberada (Fig. 8).  Los sismogramas han registrado una disminución en el tiempo de duración del tremor de emisión y más periodos de calma relativa (Fig. 9a y 9b).  

Sin embargo, en desde el 1 de septiembre se están registrando algunos sismos de fractura (tipos VTs) y LP´s.  En los últimos días, intercalados con los episodios de tremor de menor duración (figura 2), se han registrado algunos sismos con características de volcano-tectónico (figura 10).  Los eventos más importantes de este tipo ocurrieron el 1 de septiembre a las 05h45, 11h28, 15h04, 20h22, 22h53; el 2 de septiembre a las 06h41, 10h33 y 12h13.  Algunos de estos sismos llevan un claro contenido de VLP (sismos de muy largo periodo).  En las figuras 11 y 12 se ven los espectros de las señales.  Los hipocentros de estos sismos se ubican entre 3 y 11 km de profundidad bajo la cumbre.  La magnitud más alta fue 2.7 (Fig. 13).

A las 10h05 TL se registró un tremor de tipo espasmódico compuesto por varios pulsos de mayor amplitud (Fig. 12).  Este tremor duró hasta las 10h34 TL y terminó al mismo tiempo que se registró un sismo tipo VT que también presentó un componente de VLP.  

Fenómenos Superficiales:
El viernes pasado, 28 de agosto en horas de la tarde, una señal sísmica de alta frecuencia fue detectada en dos estaciones sísmicas en el flanco occidental.  Se reconocía como un flujo pequeño de cenizas removilizadas ligeramente por una garua o lluvia leve que cayó en el sector.  El día lunes dos técnicos del IG fueron a observar las evidencias y pudieron constatar que ha descendido en unas quebradas un pequeño flujo lodoso compuesto de ceniza.  Su origen muy seguramente se deba a la removilización por lluvias de las gruesas capas de ceniza que se han depositado en las zonas altas del volcán en las últimas semanas.  El flujo nunca tuvo un caudal mayor de 10m3/seg y quedó en la parte alta de los flancos del volcán, a los 3900 m de altura (Fig.14).  Vale notar que estos flujos de lodo pueden ser muy frecuentes en volcanes en erupción, dado que su material viene de las cenizas acumuladas en los flancos y son removilizadas por las lluvias.  En el volcán Tungurahua han sido muy comunes y ocurren hasta el presente por este proceso.  Generalmente son de poca duración, poco volumen y poco alcance.  Se reconoce como “lahares secundarios” y no implica el derretimiento del glaciar, a diferencia de lo requerido para los “lahares primarios”.

RESUMEN:
Durante los últimos 6 días el volcán Cotopaxi ha expulsado columnas de vapor, gases y cenizas a menores alturas y alcances comparados con la semana anterior.  El registro del gas SO2 sigue siendo alto y talvez esté sub-representado porque la calidad de las medidas está afectada por la presencia de ceniza en la atmósfera, lo que no permite buenas mediciones. Por otro lado, se ha visto que los niveles de energía sísmica mostraron una tendencia decreciente por unos 5 días.  Lo más destacable con respecto a la sismicidad ha sido el registro de eventos sísmicos de fractura (VTs) y de las señales de movilización de fluidos en el conducto volcánico (sismos VLPs), entre 3 y 11 km bajo la cumbre.  Estos eventos ocurrieron el 01 y 02 septiembre y sugieren la ocurrencia de nuevas inyecciones de mama en la base del conducto volcánico.

PM,MR,SA,BB
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional