Anais Vásconez, investigadora del IG-EPN fue acreedora de una beca para realizar su investigación sobre cinco grandes erupciones del Cotopaxi en el "Laboratoire Magmas et Volcans" (LMV, Université Clermont Auvergne-CNRS-IRD) en Francia. Esta beca fue posible gracias a la generosa donación de la productora y directora del documental “Fire of Love”, el cual es una conmemoración de la intrépida vida de Maurice y Katia Krafft, dos vulcanólogos franceses que dedicaron sus vidas a captar imágenes y videos de erupciones volcánicas con el fin de comprender los procesos volcánicos y comunicar eficazmente los peligros volcánicos. Este trabajo forma parte de la investigación conjunta realizada entre científicos del Instituto Geofísico de la EPN e investigadores del IRD-LMV y contó con la colaboración de la Dra. Federica Schiavi, investigadora del LMV.

El proyecto de investigación se centra en el estudio de inclusiones magmáticas dentro de cristales de piroxeno y plagioclasa recuperados del cascajo expulsado durante las erupciones de 1877, 1853, 1768, 1744 y el siglo X del volcán Cotopaxi.

Las pequeñas gotas de magma que los cristales incorporaron al crecer - llamadas inclusiones magmáticas - nos indican qué composición tenía el magma cuando aún estaba a varios kilómetros de profundidad bajo la superficie, algún tiempo antes de la erupción.
El primer análisis que se llevó a cabo en la Universidad de Clermont Auvergne fue de las burbujas de las inclusiones magmáticas con espectroscopía Raman (Figura 1). El propósito de este análisis es medir la cantidad de dióxido de carbono (CO₂) y agua (OH) que pueda haber en las burbujas de las inclusiones.

Figura 1. Izquierda: Análisis por espectroscopía Raman. Derecha: Cristal de plagioclasa visto a través del objetivo del espectroscopio Raman con una inclusión magmática y su burbuja en el centro.

En total, de las más de 70 inclusiones magmáticas analizadas, en 16 se registró la presencia de CO₂. La figura 2 muestra un espectrograma ejemplar correspondiente a la burbuja de una inclusión magmática de la erupción del siglo X.

Figura 2. Espectro Raman de la burbuja de una inclusión de la erupción del siglo X del volcán Cotopaxi. Los dos picos alrededor de 1280 y 1385 (eje horizontal) indican la presencia de CO₂ y la distancia entre ellos (Δ) indica la densidad de CO₂ en la burbuja.

Para poder estimar de manera correcta la cantidad de CO₂ presente en estas gotas de magma atrapadas en cristales al crecer, el siguiente paso consistió en tomar fotos y medidas de las inclusiones y las burbujas que demostraron contener CO₂ (Figura 3).

Figura 3. Izquierda: Captura de fotografías y medidas de las inclusiones con CO2 con un microscopio binocular digital. Derecha: Zoom a una fotografía de una inclusión magmática dentro de un cristal de plagioclasa de la erupción de 1853 y el tamaño de su burbuja (0.012 mm).

En un siguiente paso se seleccionaron seis cristales por erupción (30 en total) para ser fijados en resina, incluyendo cuatro plagioclasas y dos piroxenos. Por otro lado, once cristales, incluyendo entre una y tres plagioclasas por erupción, fueron fijados en el elemento químico Indio (49In) (Figura 4). Estos últimos, al estar fijados en Indio, pueden ser analizados a futuro por espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS, por sus siglas en inglés) con el objetivo de comparar los resultados de los análisis de agua en las inclusiones magmáticas por varios métodos.

Figura 4. Izquierda: Cristales de plagioclasa y piroxenos en contenedores de resina. Derecha: Cristales de plagioclasa fijados a presión en Indium (⁴⁹In).

Además, cada uno de los cristales fue pulido hasta que las inclusiones magmáticas en cuestión estén en la superficie, para que puedan ser analizadas más a detalle en las siguientes semanas. La figura 5 muestra algunos ejemplos de inclusiones magmáticas en superficie.

Figura 5. Inclusiones magmáticas (gris más oscuro) observadas con luz reflejada en la superficie de cristales de plagioclasa y piroxeno de varias erupciones de los últimos 1000 años del volcán Cotopaxi.

Autores: A. Vásconez Müller, S. Hidalgo
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Dentro del proyecto Fire of Love en memoria de los famosos vulcanólogos franceses Maurice y Katia Krafft, una investigadora del IG-EPN fue seleccionada como beneficiaria de una de las becas financiadas por el equipo detrás del reciente documental de National Geographic Documentary Films titulado "Fire of Love". Esta beca permite a la científica del IG-EPN visitar y realizar una investigación en el "Laboratoire Magmas et Volcans" (LMV, Université Clermont Auvergne-CNRS-IRD) en Francia. Adicionalmente, una parte de los análisis es financiada por el Instituto Francés para el Desarrollo (IRD).

El proyecto de investigación consiste en estudiar material volcánico de cinco de las mayores erupciones del volcán Cotopaxi: 1877, 1853, 1768, 1744 y una del siglo X. Para esto, en un primer paso, cascajo de cada una de estas erupciones fue triturado y luego tamizado (Figura 1).

Figura 1. Izquierda: Piroclastos del Cotopaxi seleccionados para ser triturados y extraer sus cristales. Derecha: Tamizaje de la roca triturada.

Luego, dentro de la fracción de 0,5 a 1 mm se separaron los cristales de plagioclasa y piroxeno. Estos cristales fueron pulidos y observados a través de un microscopio binocular para buscar inclusiones magmáticas (Figura 2).

Figura 2. Izquierda: Fragmentos de la roca volcánica triturada con tamaños entre 0,5 y 1mm. Centro: Cristales de plagioclasa seleccionados y separados con pinza. Izquierda: Cristal de plagioclasa con muchas inclusiones magmáticas observado bajo el microscopio.

Las inclusiones magmáticas son pequeñas gotas de magma que los cristales incorporaron al crecer. Esto significa que las gotas de magma atrapadas en cristales nos pueden indicar qué composición tenía el magma cuando aún estaba a varios kilómetros de profundidad bajo la superficie, algún tiempo antes de la erupción.

Para este estudio se seleccionaron cristales con inclusiones magmáticas con un tamaño mínimo de 30µm (0,03 mm) con una y hasta máximo tres burbujas, para luego analizar su contenido de volátiles, como lo son el dióxido de carbono, el agua y el dióxido de azufre, entre otros. La figura 3 muestra algunas de las inclusiones magmáticas observadas en cristales de plagioclasa de las erupciones del Cotopaxi, que fueron seleccionadas para estos análisis.

Figura 3. Inclusiones magmáticas observadas en cristales de plagioclasa de varias erupciones de los últimos 1000 años del volcán Cotopaxi.

A. Vásconez Müller, S. Hidalgo
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Entre el 14 y 18 de marzo del presente año, técnicos del Instituto Multidisciplinario “Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN)” realizaron un viaje de mantenimiento y recolección de datos de la estación de monitoreo multiparamétrica Isla de la Plata ubicada en la provincia de Manabí.

La estación de monitoreo multiparamétrica cuenta con sismógrafos, acelerógrafos y equipos GNSS, los cuales permiten monitorear y mantener la vigilancia de desplazamientos relativos de las estructuras geológicas a lo largo del país.

Foto 1. Verificación de equipos, mantenimiento y descarga de datos en la estación Isla de la Plata. (Fotografías: A. Herrera, IG-EPN).

Desde el 30 de septiembre hasta el 03 de octubre del presente año, un grupo de investigadores del Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD), el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y del proyecto Tomorrow Cities trabajaron en los flancos altos del volcán Nevado Cayambe. El objetivo de la salida de campo fue identificar depósitos volcánicos recientes relacionados a la actividad del volcán Cayambe en los últimos 4000 años y tomar muestras de suelos y carbones para determinar la edad de estas erupciones. Esta información permite a los investigadores tener un mejor control sobre la recurrencia de las erupciones, estilos eruptivos y potenciales zonas afectadas.

Agradecemos la colaboración del pueblo Cayambeño, en especial a la Sra. Jeannie Mills y al Sr. Jefferson Farinango por su gentil y desinteresada cooperación.

FJV
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Contexto
La ciudad de Quito fue seleccionada en el contexto de un proyecto de investigación franco-ecuatoriano (Proyecto REMAKE) como objetivo para la aplicación de una metodología integral para la evaluación del peligro sísmico debido a sus características particulares. Está situada en una depresión estrecha o cuenca sedimentaria en el valle interandino (elevación entre 2200 y 3000 msnm) asentada en el bloque levantado de una falla inversa que tiene una velocidad de 4-5 mm/año, cuya amenaza se ha demostrado que es elevada y finalmente ha sido afectada numerosas veces por terremotos históricos (locales y regionales). La estructura profunda de la cuenca de Quito es desconocida y el impacto de las ondas sísmicas en la cuenca tiene que ser evaluado. Más específicamente, se desconoce la forma y extensión de la cuenca en profundidad, así como también la velocidad de propagación de las ondas P y S en el material que rellena la cuenca, compuesto principalmente por materiales volcánicos. Hay varios indicios que esta cuenca amplificaría notablemente las ondas sísmicas.
Diferentes laboratorios componen el grupo de trabajo:

• Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (Quito)
• Géoazur (Nice) (https://geoazur.oca.eu/fr/acc-geoazur)
• CEREMA (Nice) (http://www.cerema.fr/)
• IFSTTAR (Marne-la-Vallée) (http://www.ifsttar.fr/accueil/)
• ISTerre (Grenoble) (https://isterre.fr/)

Los beneficios de este grupo de trabajo serían los siguientes:

• Contar con un modelo de la cuenca de Quito (geometría y modelo de velocidades con las que se propagan las ondas de cuerpo (P & S) así como también una caracterización de la respuesta o comportamiento de la cuenca al paso de ondas sísmicas o microzonificación sísmica.
• Este resultado es un input para crear escenarios sísmicos (movimiento o sacudimiento del suelo ante la ocurrencia de sismos de diferentes magnitudes en diferentes zonas del país); junto con el input de vulnerabilidad de los edificios (a cargo de otro grupo de trabajo dentro del mismo proyecto) se pueden crear escenarios de daños.
• Estos conocimientos generados, a su vez, contribuirán también al mejoramiento de instrumentos nacionales de planificación y regulación como el Plan Nacional de Desarrollo, Planes de Ordenamiento Territorial y Uso del Suelo, el Código Ecuatoriano de la Construcción, entre otros.

Entre el 11 y 20 de julio del 2017, 5 investigadores del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y 5 investigadores del Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD - por sus siglas en francés) realizaron trabajos geológicos, geofísicos y de mantenimiento técnico e instalación de equipos sísmicos en la Isla Puná, en la provincia de Guayas y trabajos geofísicos en Pedernales, provincia de Manabí.

Los trabajos técnicos consistieron en labores de mantenimiento en la estación sísmica de banda Ancha de código ISPG (figura 1) que opera en la isla desde junio de 2014. Además, se instalaron 2 estaciones temporales (PU01 y PU02, Figura 2) y un acelerómetro, lo que permitirá estudiar de mejor forma la actividad sísmica de la isla.