CARACTERIZACIÓN DE EVENTOS SÍSMICOS EN EL VOLCAN COPAHUE CON POSTERIORIDAD A LA ERUPCIÓN FREÁTICA DE JULIO DE 2012

CINTIA BENGOA; PABLO FORTE; GABRIELA BADDI; ALBERTO TOMÁS CASELLI; JESÚS IBAÑEZ

Córdoba

Congreso; 19° Congreso Geológico Argentino; 2014

La utilidad de la sismología en la vigilancia volcánica y en la predicción de erupciones resulta del hecho de que casi todas las erupciones volcánicas monitoreadas se han visto acompañadas por alguna clase de anomalía sísmica. Una región volcánica es capaz de producir diferentes señales sísmicas en función del tipo de fuente actuante, la que a su vez se relaciona con el estado de actividad del volcán. Además de que cada volcán tiene sus propias características, tanto en la generación de señales sísmicas como en los efectos sobre la propagación de las ondas (Wassermann, 2011). El volcán Copahue (37° 47,35? S, 71° 11?O, 2997 m.s.n.m) es un estratovolcán activo de composición principalmente  andesítica basáltica que se encuentra emplazado en la cordillera Neuquina y formando parte de la Zona Volcánica Sur (33° - 46° S). El mismo presenta actividad histórica reciente, la cual se ha caracterizado principalmente por la ocurrencia de erupciones freáticas a freatomagmáticas con Índice de Explosividad Volcánica (IEV) ≤ 2. Los ciclos eruptivos de 1992-1995 y 2000 comenzaron en ambos casos con manifestaciones freáticas a freatomagmáticas y la ocurrencia de explosiones, oleadas piroclásticas, caída de ceniza y lahares. A diferencia del primero, el ciclo del año 2000 evolucionó hacia una fase netamente magmática de estilo estromboliano. Lamentablemente, en ninguno de los dos ciclos eruptivos existió instrumental sísmico instalado en la zona que registrara la actividad sísmica precursora a las erupciones. Los únicos registros existentes son posteriores al inicio de los mismos y no son continuos en el tiempo. Dentro de las señales descriptas se menciona la ocurrencia de tremor, eventos de Largo Periodo y terremotos volcanotectónicos e insinúan cierta correlación entre la actividad visual y las señales obtenidas (GVN 1999 y 2000 a, b). Debe destacarse que no existen localizaciones ni dirección de procedencia de las señales registradas durante ese período. Durante el periodo 2004-2010 se observó un bajo nivel de sismicidad en la zona del volcán Copahue presentando eventos de alta y baja frecuencia. Los eventos de alta frecuencia corresponden a terremotos volcano-tectónicos mientras que los eventos de baja frecuencia estuvieron representados por eventos de Largo Periodo y tremor aunque estos últimos se determinaron a partir de la coherencia del ruido de fondo presentando direcciones de proveniencia desde NE del volcán donde se localiza el campo geotérmico (Bengoa, 2013). A partir del terremoto del 27 de febrero de 2010 ocurrido en la zona de Maule-Chile (Mw 8.8) la actividad sísmica local en la zona del volcán cambió. Para el período mayo-agosto 2010 Forte et al. (2012) registraron una variación en las direcciones de backazimuth de las señales sísmicas registradas con relación a las ya mencionadas por Ibañez et al. (2008) y Bengoa (2013). Si bien los primeros indicios de inestabilidad en el sistema fueron evidenciados por la actividad sísmica a partir de 2010, fue recién a finales de 2011 cuando se observaron variaciones en algunos parámetros físicos del volcán que permitieron confirmarlo. Específicamente, se observó aumento del flujo gaseoso del cráter, aumento de temperatura en la laguna cratérica y manantiales que emergen del volcán, y un proceso de inflación acelerada del edificio volcánico (Caselli et al. 2012). El Observatorio Volcanológico de los Andes del Sur (OVDAS) comenzó a realizar el monitoreo de la actividad del Copahue y en los reportes mensuales publicados (RAV N° 7, 9 y 10, OVDAS) informaron sobre la ocurrencia de eventos de largo periodo (LP) y terremotos volcano-tectónicos. A partir del mes de julio se observó un intenso burbujeo (1-2 m de altura) en el sector SO de la laguna del cráter, con intervalos de actividad de 1 a 3 minutos, con columnas de vapor y gas que alcanzaron los 200-300 m de altura. El 19 de julio, en horas de la noche, ocurrió una pequeña erupción freática-freatomagmática con emisión de material piroclástico que generó una pluma de aproximadamente de 18 km en dirección E-SE (Caselli et al. 2013). En función de la persistencia del burbujeo y el notorio aumento de la actividad en estos meses, se decidió realizar una caracterización de las señales sísmicas asociadas a la actividad de este sistema volcánico durante el mes de agosto de 2012. Para el registro de las señales sísmicas se utilizó una antena sísmica de 12 canales integrada por 8 sismómetros de corto periodo (2 de tres componentes y 6 verticales) tipo Mark L28 con respuesta extendida electrónicamente a 1 Hz. El sistema de adquisición de estos 12 canales está compuesto por un conversor analógico-digital de 24 bits en modo continuo con un intervalo de muestreo de 100 muestras por segundo y sistema de tiempo GPS. Para la identificación de las señales y su caracterización se realizaron análisis en el dominio del tiempo y la frecuencia simultáneamente. La localización de las fuentes se estimó utilizando el método de Correlación Cruzada con Retraso Cero (Zero Lag Cross Correlation- ZLCC).  Este método estima los parámetros que caracterizan a la propagación de una onda buscando la lentitud aparente (inversa de la velocidad) y el backazimut (dirección de propagación de la onda) que logran la mayor coherencia entre las trazas de los diferentes sensores. De este modo puede identificarse una misma onda viajando a través de la antena aún en las condiciones más adversas. La actividad registrada durante el mes de agosto de 2012 consistió en diferentes tipos de señales sísmicas. Se identificaron terremotos volcano-tectónicos (VT), eventos de Largo Periodo (LP), tremor volcánico y señales tipo explosiones. En cuanto a los terremotos volcano-tectónicos (VT), para el período en estudio se contabilizaron más de 300 eventos. Los mismos presentan fases P y S claramente identificables con contenidos en altas frecuencias y su ocurrencia se ha mantenido a lo largo de todo el tiempo de registro. El origen de estos se asocia a procesos de fracturación de roca. Los eventos de largo período (LP) fueron la señal más recurrente en los registros y se asocia con la dinámica de los fluidos presentes en el volcán. Se identificaron eventos individuales, de unos pocos segundos de duración, y en forma de enjambres. En cuanto al contenido espectral de esta señal, la mayoría de estos eventos presentaron frecuencias inferiores a los 4 Hz, aunque también se identificaron eventos de hasta 6 Hz. Así mismo, se identificaron cerca de un centenar de eventos LP con comienzos a frecuencias inferiores a 1 Hz. Estos eventos de muy largo período (VLP) se han visto asociados en otros volcanes tanto a procesos eruptivos como a movimiento de grandes volúmenes de magma en profundidad. Además cabe mencionar que una señal destacada en el registro fue la del tremor volcánico, la cual por definición se caracteriza por presentar amplitud constante y contenido espectral centrado en bandas de frecuencia relativamente estrechas (Ibáñez y Carmona, 2000; Ibáñez et al. 2000). En los registros obtenidos para el mes de agosto se observó la presencia constante de una señal con estas características, con frecuencias centradas en valores cercanos a 1,4 Hz. Se interpretó que se trataba de la misma señal descripta en los trabajos previamente mencionados (Ibáñez et al. 2008 y Forte et al. 2012) y asociada a la actividad del sistema geotermal. A su vez, se identificó la ocurrencia de tremor armónico. Esta señal fue registrada en forma continua durante períodos de tiempo reducidos de algunas horas y a diferencia de la señal de tremor descripta anteriormente, presenta un espectro caracterizado por la ocurrencia de sobretonos de su frecuencia dominante. Una posible explicación para la ocurrencia de estos eventos podría ser la presencia de más de un conducto activo (ej. Volcán Arenal, Costa Rica) aunque también es posible que sea producto de una fuerte desgasificación por un único conducto (Ibáñez et al. 2000). Hacia fines de agosto, la evolución del contenido espectral del tremor mostró un notable incremento de sus frecuencias dominantes indicando una evolución del proceso preeruptivo como se ha reportado en otros volcanes caracterizados por erupciones explosivas (Wassermann, 2011). A diferencia de los registros de períodos anteriores, se identificaron cerca de 50 eventos de tipo explosivo (EX). Estos eventos se caracterizan por tener frecuencias cercanas a las de los LP con un comienzo impulsivo asociado a ondas elásticas propagándose cerca de la superficie y un segundo arribo, asociado a la onda aérea con amplitud generalmente mayor y una velocidad de propagación igual a la del sonido en el aire. La identificación de estos eventos fue corroborada a partir de los testimonios de la población que sintió, sobre todo, aquellos de mayor energía. Por lo tanto, el cambio de actividad superficial evidente desde julio de 2012 ha podido ser correlacionado con un incremento en la actividad sismo-volcánica registrada en la zona del volcán Copahue. Estos cambios en la sismicidad se produjeron a partir del terremoto ocurrido en Chile el 27 de Febrero de 2010 (Mw 8.8) aunque en superficie tuvo su primera manifestación en julio 2012 con una pequeña erupción freática-freatomagmática, emisiones de vapor y gas con intenso burbujeo en el cráter. Esta sismicidad se incrementó tanto en número de eventos como en intensidad y aun lo más relevante en la aparición de distintos tipos de eventos indicadores de un importante cambio en la dinámica del sistema. Estos eventos se consideraron precursores de la actividad que aun continua y que hasta el momento, tuvo su máxima expresión con la erupción del 22 de diciembre de 2012.