The Sacarosa Tephra-fall Deposit Emplaced by a Plinian Eruption of Misti Volcano, Southern Peru at <=33.7 ka

Misti volcano is one of eight active volcanoes in southern Peru and is within the Central Andean Volcanic Zone. The volcano’s summit is located about 17 km northeast of the historic city center of Arequipa, Peru, a city with a population surpassing one million inhabitants. During the past 40 ky, Misti’s eruptive activity has been dominantly explosive, generating pyroclastic-density currents and tephra falls, but the volcano has also experienced dome growth and collapse and produced voluminous lahars. During this period of eruptive activity, Misti produced an explosive eruption which emplaced a well-sorted tephra-fall deposit informally called the Sacarosa. Few eruptions or their deposits, such as the Sacarosa have been investigated in detail at Misti. We provide the first comprehensive description of the Sacarosa and the eruption that emplaced it. The deposit contains a notable quantity of loose crystals of plagioclase, amphibole, biotite (sometimes bronzy), and scant Fe-Ti oxides, which combined can be 65¬–70 vol.% of the deposit’s fine matrix. The unit’s bright white, sub-angular pumice are dacite (65 wt.% SiO2), have sub-rounded vesicles, and a phenocryst assemblage of 7–10 vol.% plagioclase, 5–7 vol.% amphibole, 2–3 vol.% biotite, and trace Fe-Ti oxides. Altered and rare fresh lithics compose <1 vol.% of the deposit and are usually only present in outcrops most proximal to the volcano. Similar to many of Misti’s other tephra-fall deposits, the Sacarosa has a dispersal axis to the southwest and crops out in Arequipa’s districts of Mariano Melgar, Alto Selva Alegre, Cayma, Cerro Colorado, and Yura. Along its dispersal axis, the unit is 1.2 m thick at about 10 km from Misti’s crater, thinning to 0.24 m thick at about 20 km from the vent. From the unit’s pumice isopleths, an eruption column of ~19 km above sea level is inferred with a wind velocity of about 18 m/s. From the unit’s isopachs, a volume between 0.5 km3 and 2.5 km3 is calculated, allowing the eruption to be classified as a Volcanic Explosivity Index (VEI) 5 Plinian eruption. Charcoal collected at two locations from within the upper 10 cm of a paleosol underlying the Sacarosa yielded uncalibrated 14C ages of 33.7 kBP. The Sacarosa is younger than 33.7 kBP, but the proximity of the charcoal to the paleosurface suggests that emplacement occurred probably within several thousand years or less of the constraining age. There are many tephra-fall deposits at Misti younger than the Sacarosa, including many from likely Holocene eruptions. Compared to these other deposits, the Sacarosa eruption is representative of the volcano’s larger magnitude eruptions. Undoubtedly, Misti will erupt again in the future. If such an eruption were to be a VEI 5, like that inferred to have produced the Sacarosa, it would severely impact Arequipa and result in economic losses on a local, regional, and national scale

La erupción subpliniana del volcán Misti ocurrida hace 33,700 años que emplazó el depósito de caída de tefra “sacarosa”

El volcán Misti, es uno de los ocho volcanes activos del sur peruano, cuyo cráter está localizado a 17 km al NE del centro de la ciudad de Arequipa, donde viven aproximadamente un millón de habitantes. Durante los últimos 40 mil años, el volcán Misti ha presentado una actividad predominantemente explosiva ligados al crecimiento y colapso de domos, erupciones vulcanianas, plinianas y subplinianas depositando corrientes de densidad piroclástica y caídas de tefra (Thouret et al., 2001). En este periodo el Misti registró una erupción que dejó un depósito de caída de tefra con una granulometría fina homogénea en Arequipa denominado como caída “Sacarosa”, datada en este estudio en ~33 700 años AP. Este depósito aflora al Oeste y SO del volcán Misti en los distritos Mariano Melgar, Alto Selva Alegre, Cayma, Cerro Colorado y Yura. El depósito “Sacarosa” presenta buen sorteo y gradación inversa, con una matriz rica en fenocristales libres de plagioclasa (90%), biotita y anfíbol. Las pómez son angulosas a subangulosas de color blanquecina. Además, el depósito presenta escasos fragmentos líticos lávicos oxidados (< 1%) en las zonas proximales, a 11 km del volcán donde tiene un espesor de 1.25 m. En la zona medial a 15 km del cráter, el espesor del depósito tiene 0.78 m y en la zona distal a 25 km del cráter el depósito tiene entre 18 y 20 cm de espesor, resultando así un eje de dispersión hacia el SO del volcán Misti. La pómez del depósito “Sacarosa” es de composición dacítica (65 wt% SiO2). La erupción generó una columna eruptiva de ~22 km de altura, y tuvo un volumen de 0.5 – 1.5 km3, siendo catalogada como una erupción de tipo subpliniana de VEI 4

Cálculo de volumen de flujo de detritos (huaicos) y lahares secundarios. Considerando la infiltración según la teoría del número de curva (CN)

Las precipitaciones pluviales ocurren con cierta periodicidad, incidiendo y saturando superficies con elevada pendiente, suelos poco cohesivos, no consolidados, etc; generando flujos de detritos (huaicos) y/o lahares en ambientes volcánicos. Estos discurren principalmente por quebradas y torrenteras que cruzan las grandes ciudades, y a su vez producen inundaciones en las zonas de bajas pendientes como lo son las llanuras aluviales. Los flujos de detritos consisten en una mezcla de agua y sedimentos de varios tamaños que van desde las arcillas hasta bloques. Los flujos son generalmente generados por precipitaciones de alta intensidad de lluvia (Takahashi, 1981; Johnson y Rodine, 1984). Actualmente se aplican simulaciones de huaicos o lahares en software de base física o estadística, cuyo parámetro principal es el volumen del flujo a simular. El cálculo del volumen total del flujo se torna dificultoso, debido a que en ciertas zonas no se cuenta con estudios previos de flujos de detritos o lahares; o si se tienen depósitos, estos han sido modificados por la actividad humana o erosionados por flujos más recientes. Por ello se propone una metodología para poder calcular el volumen, involucrando el cálculo de agua captado por las cuencas y la premisa que los flujos generados contienen un porcentaje de sólidos el cual debe ser elegido en función a la experiencia del investigador. Dicho procedimiento ha demostrado ser útil en la evaluación de peligros, el cual viene siendo aplicado en eventos recientes de inundación por flujos en el sur del Perú, con resultados coherentes con lo observado en campo, aumentando la precisión en la identificación de zonas afectadas o de posible afectación

Estudio preliminar de la erupción del volcán Misti ocurrida hace 33,600 años AP que emplazo el depósito de caída de tefra “Sacarosa” en Arequipa

El volcán Misti (5822 msnm), es uno de los siete volcanes activos del sur peruano, cuyo cráter está localizado a 17 km al noreste del centro de la ciudad de Arequipa, donde radican aproximadamente un millón de habitantes (INEI, 2016). Dicho volcán actualmente presenta emisiones de gases en el interior del cráter que indica que el volcán está en un continuo proceso de desgasificación. A través del estudio de uno de los depósitos emplazados por una erupción del Misti ocurrida hace ~30000 años AP, conocido como “Sacarosa” nosotros deseamos comprender mejor el comportamiento pasado del volcán para contribuir a la prevención y mitigación de riesgo volcánico en Arequipa, esto en caso de una posible reactivación del volcán Misti

Informe preliminar de riesgos realizados en el agrupamiento de familias Villa Confraternidad Zona A – distrito de Alto Selva Alegre

El OVI es un centro de estudio y vigilancia permanente de volcanes activos en el sur de Perú, de carácter multidisciplinario, cuyo fin es determinar la naturaleza y probabilidad de ocurrencia de una erupción volcánica. Así mismo elabora los mapas de peligros volcánicos y realiza la evaluación de los tipos de peligros volcánicos en base a estudios geológicos; proporciona información oportuna sobre peligro de actividad volcánica inminente, a fin de reducir el riesgo de desastre en el área de influencia de los volcanes activos o volcanes en erupción. Uno de los principales productos del OVI son los mapas de peligro volcánico, insumo muy impórtate que será usado en el desarrollo de esta opinión técnica. El presente informe tiene por objetivo brindar una opinión técnica acerca del “Informe preliminar de evaluación de riesgos en el ámbito de influencia del volcán Misti en las partes altas del distrito de Alto Selva Alegre, Arequipa”

Informe de evaluación de riesgos en el ámbito de influencia del volcán Misti en las partes altas del distrito de Alto Selva Alegre, Arequipa

El INGEMMET a través del Observatorio Vulcanológico del INGEMMET (OVI), viene realizando el monitoreo en tiempo real de los volcanes activos y elaborando los mapas de peligros volcánicos en el sur del Perú. El OVI es un centro de estudio y vigilancia permanente de volcanes activos en el sur de Perú, de carácter multidisciplinario, cuyo fin es determinar la naturaleza y probabilidad de ocurrencia de una erupción volcánica. Así mismo realiza la evaluación de los tipos de peligros volcánicos en base a estudios geológicos; proporciona alertas oportunas a la sociedad sobre peligro de actividad volcánica inminente, a fin de reducir el riesgo de desastre en el área de influencia de los volcanes activos o con crisis volcánica. La elaboración de los mapas de peligros volcánicos es responsabilidad de profesionales geólogos-vulcanólogos de INGEMMET, con amplia experiencia técnico-científica. El presente informe contempla brindar una opinión técnica del informe de evaluación de riesgos en el ámbito de influencia del volcán Misti en las partes altas del distrito de Alto Selva Alegre, Arequipa

The late Pleistocene Sacarosa tephra-fall deposit, Misti Volcano, Arequipa, Peru: its magma, eruption, and implications for past and future activity

Entre 38.5 ka cal BP y 32.4 ka cal BP el volcán Misti generó una erupción dacítica con Indice de Explosividad Volcánica 5 que emplazo el depósito de caída de tefra “Sacarosa”. La presencia de fenocristales de biotita, el tamaño fino de sus granos, escasos líticos y la abundancia de cristales libres caracterizan el depósito en los lugares muestreados. El magma tuvo una temperatura de ~ 800 °C, el cual ascendió rápidamente de ~ 10 km de profundidad y resultó en una erupción Pliniana que tuvo una tasa de descarga de masa de 7.7 × 106– 4.1 × 107 kg/s, y deposito alrededor de 3 km3 de tefra dentro de decenas de horas. El depósito tiene dos capas con espesores casi similares, separados por un contacto difuso y con una capa superior que se caracteriza por contener granos un poco más gruesos y ser un poco menos sorteado que la capa inferior. La capa superior gruesa indica condiciones culminantes o un menor grado de fragmentación durante la última mitad de la erupción. Fuertes vientos distribuyeron el depósito al suroeste del Misti cubriendo al menos 800 km2, incluyendo la actual ciudad de Arequipa donde el depósito de tefra tiene hasta 100 cm de espesor. El depósito “Sacarosa” es el primero entre los depósitos de la etapa Cayma (un grupo distintivo de unidades félsicas que contienen biotita) que es descrito detalladamente y con su erupción caracterizada. Varios depósitos de la etapa Cayma fueron generados por erupciones explosivas voluminosas similares a la erupción “Sacarosa”, representando un intervalo de ~ 8.9–15.5 ky de poderosas erupciones. Una erupción tan explosiva hoy amenazaría a los más de 1,100,000 habitantes de Arequipa, muchos de ellos viven dentro del área de distribución del depósito “Sacarosa”

Estudio de la erupción del volcán Huaynaputina del año 1600 d.C. Características de la erupción e impacto en poblaciones y el clima

En el año de 1600 d.C. el volcán Huaynaputina (Fig. 1) ubicado en la provincia General Sánchez Cerro, al extremo norte de la región de Moquegua en el sur del Perú (8162195N, 302187E, 4860 msnm), presentó una erupción pliniana, considerada actualmente como la más grande de Sudamérica ocurrida en tiempos históricos en los Andes (Thouret et al. 1999, 2002; Adams et al. 2001). Según la tefroestratigrafía de la caída pliniana, esta erupción tuvo un volumen de 13-14 km3, 32 km (Fig. 2) e Índice de Explosividad Volcánica IEV 6 (Thouret et al. 1999, 2002; Adams et al. 2001, Prival et al. 2020), provocando efectos en el clima global y regional. Trabajos multidisciplinarios de tefroestratigrafía, prospección geofísica y fotogrametría, han permitido conocer las características de 6 pueblos sepultados por la erupción: Estagagache, Calicanto, Chimpapampa, Moro Moro, San Juan de Dios y Cojraque (Fig. 3 y 4). A esta investigación se suman trabajos de comunicación con Comunidades realizados en el periodo de 2015-2019 a los pueblos actuales que residen en las inmediaciones del volcán Huaynaputina. Es importante resaltar los beneficios de esta erupción con respecto a la importancia de la valoración del patrimonio natural y cultural, que se puede utilizar con fines geoturísticos (Mariño et al. 2021). El estudio de la erupción de 1600 d. C. del volcán Huaynaputina es producto de un Proyecto del Ingemmet y el convenio de cofinanciamiento 015-2017 Fondecyt, con la participación de varias instituciones: La Universidad de Clermont-Auvergne, el Laboratorio de Magmas y Volcanes, el Instituto de Investigación para el Desarrollo IRD, la Universidad de la Reunión, etc

Resultados preliminares de simulaciones de lahares en la actualización del mapa de peligros del volcán Misti – Arequipa

El volcán Misti es uno de los 10 volcanes activos ubicados al sur del Perú, actualmente emite fumarolas de vapor de agua, y es catalogado como uno de los más peligrosos de la tierra, debido a su cercanía con la ciudad de Arequipa. Uno de los peligros volcánicos, que ocurren a cada año sin producir una erupción, son los flujos de detritos o lahares secundarios, ocasionados en épocas de intensas lluvias (enero-marzo); se han propuesto el escenario de alto peligro, para lahares que se gen eran con precipitaciones acumuladas diarias hasta 30 mm y para el bajo peligro con precipitaciones hasta 125 mm. El cálculo de volumen de agua se ha realizado multiplicando la precipitación acumulada por el área de la microcuenca, de las quebradas El Pato, Pastores y San Lázaro, asumiendo que el porcentaje de volumen de agua representa el 60% de volumen del lahar y 40% el volumen de sólidos. Dicho volumen nos sirvió para poder realizar simulaciones de lahares con el código VolcFlow, sobre un DEM de alta resolución, permitiendo cono ces de zonas potenciales a sufrir inundaciones por lahares, dichas simulaciones permitirán el mejoramiento de zonas de peligro por lahares, contribuyendo así el desarrollo del mapa de peligros por lahares del volcán Misti, en beneficio a la ciudad de Arequipa

Resultados preliminares de simulaciones de flujos piroclásticos en la actualización del mapa de peligros del volcán Misti – Arequipa

El volcán Misti, ubicado en la región de Arequipa, ha registrado múltiples episodios de flujos piroclásticos, durante su evolución geológica desde hace 48 ka, Estos depósitos se han encausado por las quebradas San Lázaro, Huarangal, El Chical, en los márgenes del río Chili, etc., llegando a tener espesores de hasta 30 m. Se ha usado el código de VolcFlow desarrollado por Kelfoun en el Laboratorio de Magmas y Volcanes en Francia, para poder simular los flujos piroclásticos que emitiría el volcán Misti en una posible reactivación, considerando sus escenarios eruptivos generadores de peligros. Las simulaciones se han realizados tomando como base DEM´s de 4 y 10 m/pixeles de la zona de Arequipa. Los flujos piroclásticos están emplazados preferencialmente en las quebradas que descienden del volcán. Con los datos de Harpel et al., 2011, Cobeñas et al., 2012, Mariño et al., 2016 y Charbonnier et al., 2020, se han considerado volúmenes de flujos piroclásticos como referencia en nuestras simulaciones representados en, donde se calcula como el área multiplicado por el espesor del depósito. Se han establecidos escenarios eruptivos, considerando una erupción de tipo Vulcaniana (alto peligro), sub–Pliniana (medio) y Pliniana (bajo). Se ha tomado en cuenta los inputs de modelamiento de volcanes análogos (¿volcanes o erupciones?) de la Zona Volcánica Central de los Andes, junto con el trabajo de Kelfoun (2009) en Tungurahua. Se han realizado simulaciones en el Cañón del Río Chili (87 x106 m3 ), Quebrada San Lázaro (89 x106 m3 ), Quebrada Huarangal (21 x106 m3 ), Quebrada Agua Salada (42 x106 m3 ), los cuales contribuirán con la actualización del mapa de peligros por flujos piroclásticos del volcán Misti, que se presentará más adelante