Viernes, 24 Noviembre 2017 17:08

Informe Especial Sierra Negra N.- 2 - 2017

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Actividad reciente del volcán Sierra Negra – Isla Isabela

RESUMEN

El volcán Sierra Negra, localizado en la isla Isabela, es uno de los centros volcánicos más activos de Galápagos. Recientemente, la red de monitoreo del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional detectó incrementos significativos tanto en el número de sismos como en la deformación de este volcán. Desde el 20 de octubre de este año, se han registrado al menos cinco de estos con magnitudes mayores a 3.0, con epicentros bajo o alrededor de la caldera, algunos de los cuales han sido sentidos por personas que se encontraban en el lugar. Por otro lado, se continúa registrando un levantamiento del piso de la caldera del volcán del orden de los 70 cm por año, lo cual supera el levantamiento que tuvo antes de la erupción del 2005. Este nivel de deformación es uno de los mayores registrados a nivel mundial en zonas volcánicas, lo cual hace probable un nuevo período eruptivo.

INTRODUCCIÓN
El volcán Sierra Negra es un volcán tipo escudo con una caldera grande (7x9 km) que ha presentado 6 erupciones en los últimos 70 años (en promedio una erupción cada 11.4 años). Las erupciones más recientes ocurrieron en 1979 y 2005. Antes de la erupción del 2005, el volcán presentó un levantamiento del piso de su caldera de hasta 5 m (Geist et al., 2008). Un estudio geofísico realizado entre 2009 y 2011 permitió registrar un promedio de 100 sismos por mes, con magnitudes menores a 3.4 Ml (magnitud local), incluyendo un enjambre sísmico bajo su flanco SE relacionado a una intrusión de un dique magmático (Anzieta, 2012; Davidge et al., 2016). La gran mayoría de los sismos en Sierra Negra se localizan a profundidades menores a 8 km (Davidge et al., 2017), ya que generalmente estos se originan en el interior de la corteza oceánica. Una red de receptores de GPS instalada en las islas por la Universidad de Idaho y otras instituciones mostró un levantamiento del piso de la caldera de 0.8 m desde el 2013. También desde este año, el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN) mantiene una red de vigilancia de seis estaciones sísmicas de banda ancha para los volcanes de Galápagos. Dos de estas estaciones, VCH1 y PVIL, se localizan en el borde NE de la caldera y en el flanco SE del Sierra Negra, respectivamente. Estas estaciones tienen un enlace satelital que le permite enviar la información sísmica en tiempo real para su análisis en el Instituto Geofísico. Además, el IGEPN tiene instalado un micrófono de infrasonido en la estación VCH1 y un sensor de gases tipo DOAS en el borde de la caldera. Este informe incluye la información reportada el 20 de Octubre por el Instituto Geofísico en su anterior informe especial.

ACTIVIDAD SÍSMICA RECIENTE
Las estaciones sísmicas del IGEPN han mostrado en los últimos meses de 2017 un incremento en el número de sismos locales en Sierra Negra (Figura 1). Este incremento se vuelve más claro desde Julio de 2017. La mayoría de los sismos son de tipo Volcano – Tectónicos (VT) con algunos eventos de Largo-Periodo (LP) y sismos Híbridos (HB). Los epicentros de estos sismos se ubican debajo y alrededor de la caldera de Sierra Negra (Figura 2).

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Figura 1. Número diario de sismos locales registrados por el IGEPN desde Mayo del 2015 hasta el 23 de Noviembre del 2017.


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Figura 2. Ubicación epicentral de los eventos desde Agosto 2017. Los sismos registrados desde Octubre se encuentran ploteados en rojo. Las estaciones VCH1 y PVIL se indican con un cuadrado. La información es tomada del sistema de procesamiento Seiscomp3 del IGEPN.


El sismo más importante (magnitud 3.8) se registró el 20 de Octubre a las 00h07 GMT ó 18h07 del 19 de Octubre (tiempo local) (Figura 3). Este es el sismo de mayor magnitud registrado durante 2017 en las islas Galápagos. Su hipocentro se ubicó a 16 km bajo volcán Chico en el borde de la caldera de Sierra Negra (Figura 4). Este sismo es catalogado como un sismo LP-profundo (DLP por sus siglas en inglés -- Deep Long Period) por su profundidad focal y sus espectros con predominancia de energía entre 0.3 y 3.0 Hz y la notable ausencia de altas frecuencias (> 5 Hz) que corresponden a sismos de fractura (Figura 5). Se debe mencionar que a los 15 km de profundidad se encuentra el límite inferior de la corteza continental (Moho), según los resultados indicados por Tepp y otros (2013). Los parámetros de la solución hipocentral se encuentran en la Tabla 1.

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Tabla 1. Parámetros sísmicos.


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Figura 3. Sismogramas del sismo LP profundo registrado el 20 de Octubre (GMT) en el volcán Sierra Negra por la red sísmica del IGEPN.


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Figura 4. Ubicación epicentral del sismo de las 00h07 (GMT) del 20 de Octubre del 2017.


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Figura 5. Espectros de los registros sísmicos del evento del 20 de Octubre de 2017 (GMT) en las estaciones más cercanas al epicentro. Todas las estaciones tienen el mismo tipo de instrumentos, por lo que los cambios observados en sus formas de onda y espectros no están relacionados a la instrumentación. Se observa la predominancia de energía en frecuencias menores a 5 Hz en todas las estaciones.


Un segundo evento importante ocurrió el 22 de Octubre, a las 13h05 GMT. Se trata de un sismo con arribos impulsivos en las estaciones sísmicas y polaridades mixtas (VCH1 es negativa y PVIL es positiva). En la estación más cercana situada en Volcán Chico se tienen una frecuencia pico de 3 Hz y una ausencia de amplitudes importantes menores a 1 Hz. Esto sugiere que este sismo sea tipo híbrido. En la estación de Puerto Villamil (PVIL) se observa en cambio una frecuencia pico de 2 Hz y amplitudes significativas entre 0.3 y 0.9 Hz. Esto muestra que el camino por lo que recorre la señal son capaces de modificar significativamente las características de la señal (Figura 6).

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Figura 6. Señales sísmicas de los componentes verticales de las estaciones VCH1 y PVIL y sus respectivos espectros en escala log-log.


Entre el 15 y el 16 de Noviembre se generaron en Sierra Negra tres sismos con magnitudes mayores a 3.0. El mayor de estos sismos se produjo a las 10h21 (GMT).

Evento 2017 11 15 23h06 GMT.- Se observan polaridades variables y la mayor parte de la energía en frecuencias menores a 5 Hz. En VCH1, la estación más cercana al epicentro se observa un pico espectral a 3 Hz. En PVIL, FER2 y ALCE, se tiene el mayor pico espectral a 0.5 Hz.

Evento 2017 11 16 09h37 GMT. Este sismo también tiene polaridades variables de los primeros arribos. La mayor parte de la energía se ubica a menos de 4 Hz. En VCH1, la estación más cercana al epicentro se observa un pico espectral a 3 Hz. En PVIL las mayores amplitudes se ubican a los 0.8 Hz, en FER2 a 0.6 Hz y en ALCE a 0.7 Hz.

Evento 2017 11 16 10h21 GMT. También se observan primeros arribos con polaridades variadas. En VCH1, la estación más cercana al epicentro se observa un pico espectral a 3 Hz (Figura 7). En PVIL y FER2 las mayores amplitudes se encuentran a 0.6 Hz, y en ALCE a 0.4 Hz.

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Figura 7. Trazas sísmicas de los componentes verticales de las estaciones VCH1, PVIL, ALCE y FER2 del sismo del 16 de Noviembre a las 10h21 (GMT). A la derecha se observan los espectros correspondientes.


El hecho que estos sismos tengan inicios impulsivos y una variedad de polaridades y que tengan espectros con la mayor parte de energía en frecuencias menores a 3 Hz, sugiere que comienzan con un proceso de fractura seguidos por una vibración de fluidos en una grieta en el interior del volcán, por lo que son considerados como sismos tipo Híbrido. A distancias mayores se observan principalmente las ondas de baja frecuencia.

Los sismos de 20 y 22 de Octubre, del 2 y 3 de Noviembre y algunos sismos de la semana pasada fueron reportados como sentidos por algunas personas en la zona de entrada al Parque Nacional en los flancos del volcán Sierra Negra.

INFORMACIÓN GEODÉSICA
Mapas de deformación de la superficie del terreno en las Galápagos fueron elaborados con el método de interferometría satelital de radar (InSAR) por investigadores de la Escuela de Ciencias Atmosféricas y Marinas de la Universidad de Miami (RSMAS), los cuales muestran una rápida inflación del piso de la caldera del volcán Sierra Negra. En el último año, la tasa de levantamiento fue de 70 cm/año (Figuras 8 y 9). Esta deformación representa un orden de magnitud mayor que la del volcán Mauna Loa (70 mm / año), la cual es la mayor deformación reportada en Hawaii en el periodo 2013-2017. Es importante señalar también que esta deformación ha superado ya a la deformación que antecedió a la erupción de Sierra Negra en el año 2005 (Figura 10).

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Figura 8. Mapa de deformación de la caldera detectada por InSAR en las Islas Galápagos. Se observa una deformación muy importante en el interior de la caldera de Sierra Negra y una moderada deformación en el flanco SE del volcán Cerro Azul en el periodo Enero – Noviembre 2017. Cortesía del Dr. Falk Amelung (RSMAS).


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Figura 9. Izquieda: Variación en el tiempo del nivel del piso de la caldera Sierra Negra. Mapa de deformación según InSAR. Figura cortesía del Dr. Falk Amelung (RSMAS). Período Enero – Noviembre de 2017.


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Figura 10. Evolución del nivel de levantamiento del piso de la caldera del volcán Sierra Negra. La curva celeste fue construida con los datos de InSAR. Las líneas negras y azules con datos de receptores de GPS.


CONCLUSIONES

De acuerdo con la historia eruptiva del volcán Sierra Negra con un intervalo entre erupciones de 11.4 años y su última erupción en el 2005, se estima como muy probable una reactivación de este volcán.

El número de sismos presenta un incremento sostenido en el 2017, especialmente desde Julio de este año. Los sismos localizados se ubican bajo en los alrededores de la caldera del volcán.
En Octubre y Noviembre se han registrado sismos con magnitudes mayores a las registradas en los meses previos. El sismo de mayor magnitud, 3.8, ocurrió el 20 de Octubre.

El levantamiento observado del piso de la caldera muestra una tasa muy alta y ha alcanzado un nivel superior al que mostró antes de la erupción del 2005. Generalmente cuando hay aceleraciones de las tasas de deformación se considera que una erupción estaría acercándose.

MR/PP/PM
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional