Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-004
Fin del proceso eruptivo del volcán Fernandina (La Cumbre)
Agradecimientos
El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) agradece al Parque Nacional Galápagos, Ministerio de Medio Ambiente, Agua y Transición Ecológica, SILVERSEA, Universidad de Turín (Italia), Universidad de Leeds (UK), Universidad de Dublín (UK) y Universidad Autónoma de México (México) por su colaboración. Su contribución permitió obtener información relevante para la vigilancia del proceso eruptivo de Fernandina 2024.
Resumen
El 2 de marzo de 2024, a las 23h50 TL (Galápagos), el volcán Fernandina (La Cumbre) inició un nuevo proceso eruptivo el cual terminó entre el 8 y 9 de mayo de 2024, después de ˜68 días de actividad. La erupción se caracterizó por la emisión de gases volcánicos y flujos de lava. Los gases volcánicos, principalmente SO2, tuvieron valores máximos al inicio de la erupción (> 30000 toneladas), pero en los días subsiguientes disminuyeron significativamente. Durante la mayor parte de la erupción las medidas de SO2 fluctuaron entre 100 y 1000 toneladas. Sin embargo, desde el 8 de mayo no se registran valores de SO2 o fueron menores a 10 toneladas.
La erupción se dio a partir de 20 fisuras en el borde superior suroriental de la caldera, con una longitud total de 4,3 km. Todas las fisuras estuvieron activas por un máximo de dos días emitiendo flujos de lava, excepto por la fisura número 13, que fue la única activa durante todo el proceso eruptivo (˜68 días). Esta fisura emitió flujos de lava hacia la zona costera a través de túneles de lava. La tasa de emisión de lava fue de aproximadamente 200 m3/s, al inicio de la erupción, y progresivamente disminuyó a menos de 0,5 m3/s. Los flujos de lava cubrieron un área aproximada de 15,5±0,8 km2 (˜1550 hectáreas) y alcanzaron el mar el día 6 de abril, extendiendo la superficie de la isla en un área aproximada de 0,1 km2 (10 hectáreas).
Se estima que el volumen total de material volcánico emitido durante la erupción fue de ˜60,5±30 millones de m3. Estos valores sugieren que la erupción del volcán Fernandina de este año es posiblemente la más grande de los últimos 40 años; superando a las erupciones ocurridas en los años 1995 y 2009.
Debido al fin de la actividad eruptiva los niveles para el volcán Fernandina son: interna y superficial BAJA con tendencia SIN CAMBIO.
Cómo citar/how to cite: IGEPN (2024) – Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-004.
Anexo técnico-científico
Antecedentes
El volcán Fernandina (La Cumbre) es el volcán activo más occidental de las Islas Galápagos. Desde los años 1800 el volcán Fernandina ha tenido entre 28 y 30 erupciones, siendo esta la mayor tasa de recurrencia de erupciones en las Islas Galápagos. Típicamente, las erupciones en Fernandina se caracterizan por la emisión de gases volcánicos sin contenido de ceniza y de flujos de lava a través de un sistema de fisuras. El sábado 2 de marzo de 2024 a las 23h50 TL (Galápagos) el volcán inició un nuevo periodo eruptivo (IGEPN, 2024) luego de 4 años de su última erupción (IGEPN, 2020a y 2020b). Esta erupción fue el resultado de un proceso de deformación del suelo o “inflación” causado por el ingreso de nuevo material al reservorio magmático somero detectado desde el año 2020 (IGEPN, 2021).
Actividad Interna
La actividad interna se relaciona con los procesos volcánicos que ocurren en zonas subterráneas, es decir, a varios kilómetros de profundidad. Esta actividad es vigilada con estaciones sísmicas, GPS de alta precisión, inclinómetros e instrumentos satelitales. Las medidas obtenidas por estos instrumentos permiten tener una idea general, aunque indirecta, de los procesos que ocurren en estas zonas profundas, que de otra forma son inaccesibles.
Sismicidad
En el sismograma de la figura 1 se observa un evento sísmico de 4.4 Mlv el día 2 de marzo, localizado a 20 km al SE de la isla Fernandina (https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us7000m3wt/executive). Posteriormente, se registra un enjambre de sismos pre-eruptivo que empieza a las 22h30 TL (04h30 UTC – recuadro naranja en la figura 1). Una hora y 20 minutos después de dicho enjambre se observa el inicio de la erupción. El sismograma muestra la componente vertical de la estación PAYG, ubicada en la Isla Santa Cruz, a 140 km de la Isla Fernandina para los días 2 y 3 de marzo 2024, donde se aplicó un filtro de frecuencias de entre 2 y 8 Hz.
Deformación
Utilizando interferometría radar de apertura sintética (InSAR por sus siglas en inglés) con imágenes de Sentinel-1 de la Agencia Espacial Europea, se obtuvo una serie temporal de la deformación superficial del suelo en el área del centro de la caldera (Figura 2a). Esta serie se generó a partir de imágenes satelitales del periodo entre noviembre 2023 y mayo de 2024. En la serie se observa que antes de la erupción hubo un incremento positivo (inflación) en la deformación del suelo asociado al ingreso de magma al reservorio somero. Por lo contrario, después del inicio de la erupción se observa un decrecimiento (deflación) con una diferencia de ˜10 cm. Esta deflación está asociada a la salida de material volcánico desde zonas profundas debido al proceso eruptivo como tal. Adicionalmente, se dispone del mapa de velocidades (Figura 2b) obtenido mediante imágenes SAR, en el cual se observa deflación (color azul) en el área de la caldera, lo cual es coherente con la pérdida de volumen al interior del reservorio magmático debido a la emisión de los flujos de lava.
Actividad Superficial
La actividad superficial es aquella relacionada con los procesos volcánicos que ocurren en la superficie, es decir, hacia la atmósfera. La actividad superficial durante la actual erupción de Fernandina se manifiesta con emisiones de gases volcánicos y flujos de lava. La cuantificación adecuada de estos fenómenos permite clasificar una erupción en términos de magnitud (pequeña o grande) e intensidad.
Emisión de gases volcánicos
Desde las 23h50 TL, del 2 de marzo, el satélite geoestacionario GOES-16 registró una emisión de gas de 2-3 km sobre el nivel de la cumbre (snc) con contenido muy bajo de ceniza. La emisión de gas fue intensa hasta las 04h00 TL del 3 de marzo, y posteriormente disminuyó. La nube de gas se dirigió hacia el occidente, nor-occidente y sur-occidente. Los días siguientes se observó nubes de gas de baja altura (< 200 msnc) con dirección predominante hacia el occidente, pero con cambios al oriente, norte y sur, según la dirección de los vientos.
Los sensores satelitales OMI, OMPS y TROPOMI registraron las emisiones de SO2 relacionados con la erupción de Fernandina a lo largo de todo el periodo eruptivo. Dichas medidas son procesadas por diferentes instituciones internacionales como: NASA (Estados Unidos), MOUNTS (México) y DLR (Alemania), y también por el IG-EPN (Figura 3). Las medidas más altas se registraron al inicio de la erupción con > 30000 toneladas. Los días siguientes los valores descendieron fluctuando entre 1000 y 100 toneladas de SO2 (Figura 3). Desde el 8 de mayo estas medidas descendieron rápidamente a cero o por debajo de las 10 toneladas, indicando el fin del proceso eruptivo.
Adicionalmente, durante la visita de campo del 6 de marzo se obtuvo medidas de SO2 con un DOAS Mobile (Sistema de espectroscopia de absorción óptica diferencial - móvil), el cual detectó concentraciones entre 100 y 120 ppmm, considerados como moderados. También se realizó una travesía en barco para la medición de gases volcánicos utilizando un equipo MultiGAS. Este equipo mide diferentes especies gaseosas provenientes del magma como agua (H2O), dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2), y ácido sulfhídrico (H2S). Las razones o proporciones entre las concentraciones de estos gases ayudan a tener una visión indirecta de las condiciones del reservorio magmático. Los resultados muestran un máximo de SO2/H2S de 1,3. Este valor es bajo y se asocia a una disminución en la emisión de SO2; lo que es coherente con la disminución de la emisión de SO2 detectada por los sensores satelitales luego del inicio de la erupción. El equipo MultiGAS no detectó valores de dióxido de Carbono, ni de agua durante las mediciones.
Flujos de lava
Las constelaciones de satélites de rango óptico Sentinel-2, Landsat-8 y PlanetScope han permitido seguir la evolución de la erupción en el tiempo cuando las condiciones climáticas han sido adecuadas. Se identificaron 20 fisuras eruptivas distribuidas en el borde externo del flanco suroriental de la caldera. Estas fisuras tienen longitudes de entre 20 y 600 metros y se ubican en las cotas de 1100 y 1200 m sobre el nivel del mar (snm). La extensión total de la zona de las fisuras es de aproximadamente 4,3 km. Además, las imágenes satelitales permitieron elaborar mapas de la zona inundada por flujos de lava y su evolución a lo largo del tiempo (Figura 4). El mayor alcance se dio entre el 3 y 31 de marzo con 11 km mientras que entre el 01 de abril y el fin de la erupción (8-9 de mayo) su recorrido no superó los 2,5 km.
Con la información satelital se determinó que, para el 15 de mayo, el frente del flujo de lava tenía un alcance máximo de 13,4 km superando la línea de costa por aproximadamente 210 metros. Los flujos de lava cubren un área aproximada de ˜15,5±0,8 km2 (˜1550 hectáreas) y la isla creció en 0,1 km2 (10 hectáreas). Además, las imágenes satelitales permitieron observar que las fisuras estuvieron activas por un máximo de dos días, mientras que únicamente la fisura 13 se mantuvo activa durante toda la erupción lo que también se constató durante la visita de campo del 6 de marzo. Esta fisura alimentaba con lava las zonas bajas mediante túneles. Además, se determinó que un área de ˜2,7 km2 fue afectada por incendios debido a la interacción de los flujos de lava calientes con la vegetación circundante, entre 360 m snm y 1300 m snm.
Adicionalmente, los sensores satelitales VIIRS y MODIS detectaron anomalías de calor en la superficie terrestre, dos veces al día, en términos de energía radiante (FRP) en la zona del volcán. Esta información se utilizó para hacer un conteo diario de anomalías térmicas, vigilar el avance de los flujos de lava y elaborar mapas preliminares diarios de las zonas inundadas por los flujos. En la figura 5 se muestran el conteo de anomalías termales y su acumulativo. El día 3 de marzo (inicio de la erupción en UTC) se registró el mayor número de anomalías térmicas con más de 1500. Posteriormente, su número descendió entre 100 y 500 por día. Adicionalmente, se observó valores mínimos los días 13, 19, 21 y 26 de marzo. El número de anomalías termales fue fluctuante debido al proceso eruptivo, la formación de túneles de lava y las condiciones de nubosidad en la zona. Desde el 8 de mayo se observó una disminución significativa en el número de anomalías térmicas que posteriormente vuelve a incrementarse. Sin embargo, estas anomalías, posteriores al 8 de mayo son de baja energía y están posiblemente asociadas al calor remanente de los flujos de lava mientras se enfrían.
La figura 6 muestra la ubicación de las anomalías termales registradas por los sensores VIIRS y reportados por el sistema FIRMS, las variaciones de energía térmica (FRP) y su alcance máximo (en línea recta). Las anomalías térmicas se ubican en el flanco suroriental de Fernandina. Los valores de energía radiante (FRP) fueron más intensos al inicio de la erupción con un máximo de 545,9 MW y posteriormente disminuyeron hasta alcanzar un promedio de 70 MW. Desde el 18 de marzo se observó una disminución en la energía radiante cuyos máximos se mantuvieron entre 100 y 250 MW. Adicionalmente, esta información permitió identificar el arribo de los flujos de lava al mar desde el 6 de abril; cuando los alcances máximos empezaron a sobrepasar el límite de la línea de costa representado por una línea azul entrecortada en la figura 6. Desde el día 9 de mayo los máximos diarios de FRP cayeron por debajo de 100 MW y desde el 11 de mayo por debajo de 20 MW. Valores inferiores a 20 MW están asociados, en este caso, al calor remanente de los flujos de lava durante el tiempo que toma su enfriamiento. Esta información sugiere el fin del proceso eruptivo en Fernandina desde el 9 de mayo de 2024.
El alcance diario de los flujos de lava ha ido cambiando según el avance de los flujos de lava hacia cotas más bajas (Figura 7). Para el 3 de marzo el frente del flujo de lava tenía un alcance de ˜6,6 km, para el 4 de marzo de ˜7,9 km, el 18 de marzo ˜9,8 km. Posteriormente, se mantuvo estable hasta el 28 de marzo a una distancia de 9,9 km. A partir del 29 de marzo se observó un nuevo incremento paulatino en el avance de los flujos de lava alcanzando un máximo de ˜13,2 km el 6 de abril (Figura 7). Finalmente, desde el 7 de abril hasta el 6 de mayo el avance del flujo de lava disminuyó significativamente a 0,4 km. Estos valores muestran cambios significativos en las velocidades de avance de los flujos de lava. Para el inicio de la erupción se estimó una velocidad de ˜342 m/h, luego un decaimiento a ˜51 m/h y ˜7 m/h, para el 4 y 18 de marzo, respectivamente (Figura 7). Desde el 29 de marzo se observó un nuevo incremento en la velocidad con un promedio de ˜17 m/h y desde el 7 de abril disminuyó a un promedio de 0,5 m/h hasta el fin de la erupción (Figura 7).
Por otro lado, en colaboración con la Universidad de Turín (Italia), el sistema satelital MIROVA calculó una tasa de extrusión de ˜200 m3/s al inicio de la erupción, la cual decayó exponencialmente hasta estabilizarse a una tasa de ˜5 m3/s, y que posteriormente se redujo a ˜0.5 m3/s (Figura 8a). Adicionalmente, MIROVA estimó un volumen total de lava emitida de ˜60,5±30 millones de m3 (Figura 8b). Estos valores confirman que la actual erupción de Fernandina es la más grande, en términos de volumen emitido, de los últimos 40 años, superando las erupciones de los años 1995 con 55,3 millones de m3 (Bourquin et al., 2009) y de 2009 con 57 millones de m3 (Rowland et al., 2003). La erupción de Fernandina 2024 emitió aproximadamente una masa de 1,35x1011 kg en ˜68 días, lo que implica una magnitud de 4,13 e intensidad de 7,4.
Conclusiones
En base a las observaciones realizadas, la actual erupción del volcán Fernandina (La Cumbre) terminó el 8-9 de mayo y tuvo una duración de ˜68 días. Los principales fenómenos asociados a la erupción fueron la emisión de flujos de lava a través de un sistema de fisuras circunferencial en la parte alta del flanco suroriental del volcán, siendo la fisura 13 la más activa a lo largo de la erupción mientras que el resto de las fisuras estuvieron activas únicamente durante los primeros dos días de actividad. Las lavas cubrieron un área aproximada de 15,5±0,8 km2 con un volumen aproximado de ˜60±30 millones de m3. Los flujos de lava llegaron al mar el 6 de abril y extendieron la superficie de la isla en aproximadamente 0,1 km2 (10 hectáreas). Además, las emisiones de gases volcánicos, principalmente SO2, tuvieron un máximo de ˜30000 toneladas al inicio de la erupción y posteriormente fluctuaron entre 100 y 1000 toneladas. El proceso eruptivo finalizó en Fernandina es el más grande de los últimos 40 años. Finalmente, se observó la ocurrencia de incendios asociados a las altas temperaturas de los flujos de lava que entraron en contacto con la vegetación, principalmente entre 360 y 1300 m snm, similar a lo que ocurrió en la erupción de Fernandina de 2017.
Recomendaciones
No existen asentamientos humanos en la Isla Fernandina. Sin embargo, se recomienda a los turistas no acercarse a la zona de depositación de los flujos de lava, aunque la erupción haya terminado. En esta erupción se formaron túneles de lava los cuales son muy inestables y pueden colapsar repentinamente. Además, estas zonas se mantienen calientes y las rocas son muy cortantes. En caso de caída, las personas pueden verse severamente afectadas.
Referencias
Bourquin, J., S. Hidalgo, B. Bernard, P. Ramón, S. Vallejo, and A. Parmigiani (2009). Fernandina volcano eruption, Galápagos Islands, Ecuador: SO2 and thermal field measurements compared with satellite data: Informal report, Instituto Geofísico Escuela Politécnica Nacional (IGEPN).
IGEPN (2020a) - Informe Volcánico Especial – Fernandina – 2020 - N°02 (https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/1788-informe-especial-del-volcan-fernandina-n-2-2020)
IGEPN (2020b) - Informe Volcánico Especial – Fernandina – 2020 - N°03 (https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/1792-informe-especial-del-volcan-fernandina-n-3-2020)
IGEPN (2021) - Informe Volcánico Especial – Fernandina – 2021 - N°01 (https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/1792-informe-especial-del-volcan-fernandina-n-1-2021)
IGEPN. (2024). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-001 (https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/2106-informe-volcanico-especial-fernandina-n-2024-001)
Lazecký, M., Spaans, K., González, P. J., Maghsoudi, Y., Morishita, Y., Albino, F., ... & Wright, T. J. (2020). LiCSAR: An automatic InSAR tool for measuring and monitoring tectonic and volcanic activity. Remote Sensing, 12(15), 2430.
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Vasconez, Francisco Javier, Juan Camilo Anzieta, Anais Vásconez Müller, Benjamin Bernard, and Patricio Ramón. “A Near Real-Time and Free Tool for the Preliminary Mapping of Active Lava Flows during Volcanic Crises: The Case of Hotspot Subaerial Eruptions.” Remote Sensing, 2022, 23. https://doi.org/10.3390/rs14143483.
Informes previos
IGEPN. (2024a). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-001. https://www.igepn.edu.ec/servicios/noticias/2106-informe-volcanico-especial-fernandina-n-2024-001
IGEPN. (2024b). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-002. https://informes.igepn.edu.ec/igepn-registro-web/pages/public/InformeGenerado.jsf?directorio=31979
IGEPN. (2024c). Informe Volcánico Especial – Fernandina – N° 2024-003. https://informes.igepn.edu.ec/igepn-registro-web/pages/public/InformeGenerado.jsf?directorio=32134
Elaborado por: Francisco J. Vasconez, Silvia Vallejo, Santiago Aguiza, Marco Almeida, Stephen Hernández
Revisado por: Pablo Palacios, Benjamín Bernard, Mónica Segovia, Silvana Hidalgo
Con la colaboración de: Diego Coppola (U. Turín, Italia), Sébastien Valade (UNAM, México), Pedro Espín (Universidad de Leeds, Inglaterra).
Corrector de Estilo: Gerardo Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional
Reporte técnico interinstitucional IG-EPN y UTPL del sismo de la provincia de El Oro – Magnitud 5.5 MLv
Resumen
Este informe técnico detalla el sismo ocurrido en la provincia de El Oro, ubicado a 2.8 km de Piñas, y su impacto en el sur de Ecuador. Tras una introducción que describe brevemente el contexto geológico y la sismicidad de la zona de influencia, se presentan los parámetros sísmicos del evento, incluyendo localización, magnitud, mecanismos focales, entre otros. Mediante un análisis de los registros acelerográficos de las estaciones instaladas en la zona, se identificaron las máximas aceleraciones junto con sus tiempos de ocurrencia. Además, se analizó la variación de la energía liberada durante el evento utilizando la Intensidad de Arias, así como el intervalo de tiempo durante el cual se concentra la mayor parte de la energía a través de la duración significativa. Al generar los espectros de respuesta, se identificaron los periodos predominantes para la zona, fundamental para el diseño sismorresistente. Finalmente, se presentan conclusiones relevantes del sismo basadas en la información previamente detallada.
1. Introducción
La subducción de la placa oceánica de Nazca bajo la placa continental Sudamericana es el motor de la actividad sísmica y volcánica en el Ecuador.
Dentro de este contexto, se observa en la Figura. 1 que la sismicidad en el Ecuador se puede dividir en: sismicidad asociada a fuentes superficial (Figura. 1.a) y sismicidad asociada a fuentes intermedias – profundas (Figura. 1.b) (Yepes, et al., 2016). Los eventos superficiales con magnitudes importantes (Mw ≥ 7) se concentran principalmente en la zona cercana a la fosa y en el límite del sistema de fallas Chingual - Cosanga-Pallatanga-Puná (CCPP). Mientras que los eventos profundos e intermedios con magnitudes ≥ 7 Mw, afectan más en la zona sur – este del Ecuador.
Como ejemplo la sismicidad generada por este proceso, en la Figura. 2 se presenta una comparación del número de eventos anuales registrados y localizados desde el año 1988. Se destacan: la sismicidad de 1998 asociada al terremoto de M 7.1 de Bahía; la del 2005, por un enjambre sísmico de la fuente La Plata - Manta, la del 2016, asociada al terremoto 7.8 Mw de Pedernales y la del 2022, ligada al enjambre sísmico en el sector de El Ángel – Potrerillos (Informe Sísmico para el año 2023-1).
El convenio interinstitucional entre el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y la Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), geográficamente mejorará la evaluación de la sismicidad que ocurre en las provincias de El Oro, Loja y Zamora Chinchipe.
Las fuentes que generan sismicidad en estas provincias son: la fuente de la Interfaz de subducción de Talara, las fuentes corticales de Background Sur (BGS) y Cutucú, y las fuentes profundas de Loja y Morona (Beauval, et al., 2018). Los sismos más sobresalientes en la zona de convenio están asociados a la fuente de interfaz de Talara (Figura. 1); y son el terremoto de 1953 (7.6 Mw) y el 1970 (7.2 Mw).
2. Parámetros del evento
El lunes 20 de mayo de 2024 a las 21H43 TL se registró un evento sísmico en la provincia de El Oro (Figura. 3) a 2.82 km de la ciudad de Piñas (Latitud: 3.6621° S, Longitud: 79.7002° W, Profundidad: 88.3km). Este sismo ocurrió en la fuente profundad de Loja y alcanzó una magnitud de 5.5 MLv; 5.1 Mw (magnitud momento - preferida).
Para el cálculo del mecanismo focal de este sismo, se usó el método de inversión de formas (método de MECAVEL), con el que se obtuvo un mecanismo focal normal, coherente con una fractura preexistente a una profundidad de ~ 90 km en la placa oceánica subductante.
Gracias a los reportes recolectados por la Secretaría Nacional de Gestión de Riesgos (SGR), se conoce que el sismo fue percibido de forma moderada – leve en las provincias de El Oro y Loja; y de forma leve en Azuay, Cañar, Los Ríos, Guayas y Zamora Chinchipe.
3. Cálculo de aceleraciones
En esta sección se presentan y analizan los registros acelerográficos obtenidos durante el evento sísmico. Los datos provienen de estaciones sísmicas y acelerográficas ubicadas en la zona de influencia y proporcionan información valiosa sobre la intensidad y el comportamiento dinámico del suelo. Específicamente, la información registrada permite determinar los valores de aceleración durante el evento sísmico, así como el periodo de tiempo para el pico de aceleración máxima. Además, el análisis del comportamiento de distintas estructuras frente a la acción del sismo mediante los espectros de respuesta.
Por brevedad y facilidad para el lector, el análisis que se presenta a continuación corresponde únicamente a los valores máximos de cada una de las variables previamente mencionadas. Sin embargo, en los anexos se muestran las figuras con la información completa.
En la Figura. 4 se muestran las trazas de registros, y en la Tabla 1 se presentan las máximas aceleraciones para las tres componentes calculadas para el evento sísmico: Este (E), Norte (N) y Vertical (Z). Las máximas aceleraciones se registraron en las estaciones de Loja y Alamor (ALJ1 y LAMO), con valores de 20.76cm/s² y 45.76cm/s², respectivamente, para la componente Norte. Mientras que el resto de las estaciones muestran valores de aceleración por debajo de 5.91 cm/s².
Las máximas aceleraciones pueden asociarse con su tiempo de ocurrencia; en la Tabla 2 se muestran los tiempos en los cuales se registraron los valores máximos de aceleración. Se evidencia que las máximas aceleraciones se registraron aproximadamente 16 segundos posteriores al inicio del evento (21:43:08) y durante un periodo posterior de 23 segundos.
4. Intensidad de Arias y duración significativa
La energía liberada por el evento sísmico no es constante y varía durante su desarrollo. Esta energía puede ser estimada mediante la Intensidad de Arias, que es una medida cuantitativa de la energía acumulada por el movimiento sísmico en un momento específico. Esta variable se puede calcular a partir del registro acelerográfico, como se muestra en la siguiente ecuación:
Donde: a(t) es el registro de aceleraciones de suelo.
Conocer el tiempo durante el que se concentra la mayor parte de la energía sísmica es particularmente importante, ya que permite estimar el efecto del sismo sobre las estructuras, dado que los daños aumentan con la duración del sismo. Este tiempo se calcula en función de la Intensidad de Arias, considerando el tiempo que tarda en acumularse el 90% de la energía, identificando los tiempos t5 y t95 correspondientes al 5% y 95% de la Intensidad de Arias total.
La liberación de energía durante un periodo prolongado (duraciones significativas altas) está asociada con daños en estructuras, que no están preparadas para soportar vibraciones sostenidas. Por otro lado, una baja duración está asociada a daños inmediatos a las estructuras, debido a las fuerzas intensas aplicadas rápidamente. Sin embargo, dada la magnitud del evento y los valores de aceleración registrados, no se observaron daños estructurales en la zona de influencia del sismo.
Tabla 3, se muestran las duraciones significativas para las estaciones y sus tres componentes. Se evidencia que las estaciones ubicadas en Machala y Cumbaratza (ACH1, ACH2 y ACBZ) registraron los mayores tiempos de significancia, alcanzando un valor máximo de 41.59 s. En todos los otros casos, los tiempos fueron menores a 23.66 s.
La liberación de energía durante un periodo prolongado (duraciones significativas altas) está asociada con daños en estructuras, que no están preparadas para soportar vibraciones sostenidas. Por otro lado, una baja duración está asociada a daños inmediatos a las estructuras, debido a las fuerzas intensas aplicadas rápidamente. Sin embargo, dada la magnitud del evento y los valores de aceleración registrados, no se observaron daños estructurales en la zona de influencia del sismo.
5. Espectros de respuesta.
Los espectros de respuesta permiten entender cómo estructuras con diferentes frecuencias o periodos naturales de vibración responden ante un evento sísmico. Además, proporcionan información sobre la demanda sísmica de las edificaciones en términos de aceleración, velocidad y desplazamiento, asegurando así que los diseños sismorresistentes sean seguros y óptimos.
A continuación, en la Tabla 4, se presentan los valores máximos de aceleración pseudo-espectral (PSa) y sus periodos correspondientes (T) considerando los datos acelerográficos obtenidos durante el evento. Los pseudo-espectros de respuesta fueron calculados considerado un factor de amortiguamiento del 5%.
Cumbaratza (ACBZ) registra un pico PSa de 29 cm/s² en la componente norte a un periodo de 0.422 s. En contraste, en Machala (ACH1 y ACH2) y Loja (ALJ1) se observaron los valores pico de PSa a periodos intermedios, que oscilaron entre 0.1 s y 0.3 s. Los valores de PSa en estas estaciones variaron entre 10.3 cm/s² y 80.3 cm/s². Los valores pico de PSa con periodos más bajos corresponde al sensor de Alamor (LAMO), en donde el pico PSa se encuentra a 0.0704 s (Tabla 4).
Esta información es particularmente relevante, ya que permite inferir que las estructuras flexibles de aproximadamente cuatro pisos, ubicadas en zonas cercanas a la estación Cumbaratza, soportaron mayor carga sísmica. Por otro lado, en Machala y Loja, las edificaciones de rigidez intermedia, de uno a tres pisos, y las estructuras más rígidas, de un solo piso, de Alamor fueron las que soportaron mayor carga sísmica.
6. Conclusiones
El sismo registrado el lunes, 20 de mayo de 2024, ocurre dentro de la fuente profunda de Loja y corresponde a la acción de una fractura pre-existente de la placa oceánica subductante. La magnitud y la profundidad del sismo generó que la población lo perciba como leve –moderado, sin que hasta el momento se tenga reportes de víctimas o daños a causa de este.
Un análisis de los registros acelerográficos de la zona de influencia evidencia que las estaciones de Loja (ALJ1) y Alamor (LAMO) registraron los picos de aceleraciones máximas, con valores de 20.76 cm/s² y 45.76 cm/s² en la componente Norte. Además, la variación en la energía liberada durante el evento, estimada mediante la Intensidad de Arias, revela que las estaciones ubicadas en Machala y Cumbaratza mostraron los mayores tiempos de significancia, alcanzando hasta 41.59 s, en contraste con sus bajos valores de aceleración máxima.
El análisis de los pseudo-espectros de respuesta evidencia que Cumbaratza(ACBZ) registró los valores más altos a periodos mayores a 0.4 s, mientras que Machala (ACH1 y ACH2) y Loja (ALJ1) mostraron los valores picos PSa a periodos intermedio, oscilando entre 0.1 segundos y 0.3 segundos. Los valores picos PSa a periodos más bajos se observaron en Alamor (LAMO), con periodos inferiores a 0.0704 segundos.
Autores
Andrea Elizabeth Córdova Regalado
Responsable de Sismología
Instituto Geofísico - Escuela Politécnica Nacional
Edwin Patricio Duque Yaguache
Director del Grupo de Investigación de Ingeniería Sísmica Y Sismología de la UTPL
Coordinador del Observatorio Sísmico de la UTPL
Colaboradores
Alexandra Patricia Alvarado Cevallos
Administradora del convenio entre el IG-EPN y la UTPL
Profesor Agregado 3 Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional
Daniel Alejandro Pacheco Logroño
Responsable de Sismología
Instituto Geofísico - Escuela Politécnica Nacional
Adrián Fernando Ríos Gonzaga
Técnico de Proyecto-UTPL
Referencias
Beauval, C., Marinière, J., Yepes, H., Audin, L., Nocquet, J.-M., Alvarado, A., . . . Jomard, H. (2018). A New Seismic Hazard Model for Ecuador. Bulletin of the Seismological Society of America, 1443-1464. doi:10.1785/0120170259
Segovia, M. (2024). Informe Sísmico para el año 2023. Quito: Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional.
Yepes, H., Audin, L., Alvarado, A., Beauval, C., Aguilar, J., Font, Y., & Cotton, F. (2016). A new view for the geodynamics of Ecuador: Implication in seismogenic source definition and seismic hazard assessment. Tectonics, 1249-1279. doi:10.1002/2015TC003941
Anexos
Informe Sísmico Especial No. 2024-002
SISMO EN LA PROVINCIA DE EL ORO
El día lunes 20 de mayo de 2024 a las 21h43 TL, se registró un sismo de magnitud 5.5 MLv, 5.1 Mw (magnitud momento - magnitud preferida).
En la figura 1.a se muestra la localización del evento (Latitud: 3.6621° S, Longitud: 79.7002° W, Profundidad: 88.3km), el cual se ubica en la provincia de El Oro, a 2.8 km de la ciudad de Piñas. En la figura 1.b se presenta el mecanismo focal con
inversión de formas de onda (método MECAVEL), calculado para este evento. El resultado es un mecanismo focal normal con una leve componente transcurrente, coherente con una fractura de la placa oceánica que se encuentra en subducción bajo la placa continental a una profundidad de más de 80 km.
De acuerdo con el barrido realizado por la Secretaria Nacional de Gestión de Riesgos se conoce que el sismo fue sentido en las provincias de El Oro, Loja, Los Ríos, Guayas, Cañar, Azuay y Zamora Chinchipe entre leve y moderado.
En cooperación con el Grupo de Ingeniería Sísmica y Sismología de la Universidad Técnica Particular de Loja se ha realizado los cálculos de las aceleraciones máximas. En la figura 2, se muestra la evolución de las aceleraciones máxima vs la distancia
con respecto al epicentro. Se puede notar que las estaciones localizadas en la ciudad de Machala (ACH1 y ACH2) a pesar de estar más cerca del sismo, tienen aceleraciones más bajas comparadas con las estaciones de Alamor (LAMO) y Loja (ALJ1), en donde se observa, que aunque son más distales, son las que mayor aceleración registraron. Colaboración Externa: Ing. Edwin Duque.
El Instituto Geofísico se encuentra monitoreando y cualquier novedad será informada.
Jefe T. CÓRDOVA A
Colaboradores del Informe
ALVARADO A, CAIZAPANTA D, PACHECO D, VACA S
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional
Con la colaboración de: Universidad Técnica Particular de Loja 
Recolección de ceniza y mantenimiento de la red de cenizómetros del volcán Sangay, provincia de Chimborazo
Del 07 al 10 de mayo de 2024, técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) con la ayuda de observadores volcánicos del cantón Guamote, realizaron la recolección de muestras de ceniza del proceso eruptivo del volcán Sangay, así como el mantenimiento de la red de cenizómetros ubicados en las comunidades al occidente del volcán, en la Provincia de Chimborazo. El volcán Sangay, ubicado en la provincia de Morona Santiago, ha presentado una actividad eruptiva catalogada como de nivel moderado a alto desde 2019.
La red de cenizómetros permite evaluar las caídas de ceniza asociadas a la actividad del volcán Sangay. Los resultados de la misión revelan una caída de ceniza de muy leve a leve en la provincia de Chimborazo con un eje de dispersión entre suroccidente a noroccidente (Figura 1). Las comunidades donde más cayó ceniza son Retén Ichubamba y San Antonio de Cebadas de la parroquia Cebadas, cantón Guamote.
Trabajo de campo
Durante la salida de campo, los técnicos del IG-EPN visitaron 24 sitios para realizar el mantenimiento de los cenizómetros y el muestreo de la caída de ceniza asociadas a las emisiones ocurridas entre el entre el 22 de febrero y el 10 de mayo de 2024 (Figura 2). En este periodo se han reportado 83 alertas de dispersión de ceniza, con alturas de hasta 7000 metros sobre el nivel de cráter, y una distancia de hasta 170 km desde el volcán según los reportes satelitales del Centro de Alertas de Ceniza Volcánica de Washington (Washington VAAC), con una dirección preferente entre suroccidente y noroccidente (Figura 1).
Los observadores volcánicos también realizaron el mantenimiento de sus cenizómetros y entregaron sus respectivos filtros (Figura 2).
Los resultados se presentan a continuación (Figura 3):
1. Caída leve: Retén (84.7 g/m2), San Antonio (73.4 g/m2), Cashapamba (56.1 g/m2), Guamote UPC (38.8 g/m2), Alausí (38.4 g/m2), Cebadas 01 (36.5 g/m2), Cebadas 02 (28.5 g/m2), San Nicolás (24.8 g/m2), Atapo Santa Cruz (23.4 g/m2), Vía Oriente Cebadas (21.5 g/m2), Palmira Dávalos (19.6 g/m2), Chauzán 01 (16.8 g/m2), Pancún (16.4 g/m2), Punto cero Atillo (15 g/m2), Atillo Comunidad (13.1 g/m2), Flores GAD (12.6 g/m2).
2. Caída muy leve: Chaguarpata (8.9 g/m2), Pallatanga GAD (7.5 g/m2), Piscinas Atillo (7 g/m2*), Huigra GAD (6.5 g/m2), Juan de Velasco GAD (6.1 g/m2), Palmira GAD (5.1 g/m2), Colta GAD (3.3 g/m2), Cumandá GAD (3.3 g/m2).
Posteriormente, las muestras de ceniza serán analizadas en el laboratorio del IG-EPN para determinar su contenido, composición y principales características; esto permite obtener información fundamental para una mayor comprensión y evaluación de la amenaza.
Adicionalmente, también se instaló un nuevo cenizómetro en el sector de Picavos-Guarguallá (Fig. 4) para contar con una red más densa y una mejor precisión de la dispersión de las emisiones de ceniza.
Como citar este reporte/How to cite this report: Telenchana E., Aguaiza S., (2024) RECOLECCIÓN DE CENIZA Y MANTENIMIENTO DE LA RED DE CENIZÓMETROS DEL VOLCÁN SANGAY, PROVINCIA DE CHIMBORAZO del 10/05/2024.
E. Telenchana, S. Aguaiza
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional
Estudio de las erupciones del Cotopaxi en colaboración con el Laboratorio Magmas y Volcanes, Francia - Parte 3
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).
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.
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).
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.
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.
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
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